深度网络与FSVM集成学习的卫星云图云分类

摘要

准确的云分类模型对气象监测有重要的意义,传统机器学习云分类模型依赖手工特征提取,容易受噪声数据影响,模型泛化能力较差。深度网络分类模型能自动学习图像深度特征,但是对于图像边缘与细节分类效果不佳。本文针对上述问题进行研究。首先提取Himawari-8卫星云图光谱特征、纹理特征用以训练模糊支持向量机(Fuzzy Support Vector Machine,FSVM)模型;同时利用不同通道云图训练深度网络,学习云图深度特征;最后,根据不同模型特性,训练元分类器对各模型输出进行融合,设计了一种基于深度网络与FSVM集成学习的云分类方法,该方法综合不同模型优势,利用不同模型间的互补性提高云分类结果的鲁棒性和可信度。相比单独使用FSVM或深度网络的分类模型,本文集成学习方法在众多评价指标中有更好的表现,平均命中率、平均误报率和平均临界成功指数分别达到0.9245、0.0796、0.8581;与其它云分类模型相比,本文方法也有更好的分类效果;在具体案例测试中也发现,该方法对于不同云类混合区有更高的识别精度,而且能更加准确的识别云团边缘及细节。本文模型能够满足云分类模型稳定可靠、高精度、泛化性能强的要求。