I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   14 ,   No .   2 A p r il   2 0 2 5 ,   p p .   1 2 1 1 ~ 1 2 1 9   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 14 .i 2 . p p 1 2 1 1 - 1 2 1 9          1211     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Lea rning  high - lev el spect ra l - spa tial  f ea tur es for  hy pe rspectral  ima g e clas sifica tion with  i nsuff icie nt  la beled  sa mple s       Do ug la s   O m weng a   Ny a bu g a ,   G o dfr ey   Ny a rik i   D e p a r t me n t   o f   I n f o r ma t i o n   T e c h n o l o g y ,   S c h o o l   o f   C o m p u t i n g ,   I n f o r m a t i c s   a n d   M e d i a   S t u d i e s ,   M o u n t   K i g a l i   U n i v e r si t y ,   K i g a l i ,   R w a n d a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 4 ,   2 0 2 4   R ev is ed   No v   7 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   No v   1 4 ,   2 0 2 4       Hy p e rsp e c tral  ima g e   (H S I)  c las si fica ti o n   re se a rc h   is  a   h o a re a ,   wi th   a   m a ss   o n e m e th o d s   b e i n g   d e v e l o p e d   to   imp r o v e   p e rfo rm a n c e   fo r   sp e c ifi c   a p p li c a ti o n th a u se   sp a ti a a n d   sp e c tral  ima g e   m a teria l.   Ho we v e r,   th e   m a in   o b sta c le  fo r   sc ien ti sts  is  d e term in in g   h o to   id e n ti fy   HSIs  e ffe c ti v e ly .   T h e se   o b sta c les   in c l u d e   a n   i n c re a se d   p re se n c e   o re d u n d a n s p e c tral  in f o rm a ti o n ,   h ig h   d ime n si o n a li t y   i n   o b se rv e d   d a ta,  a n d   li m it e d   s p a ti a fe a tu re in   a   c las sifica ti o n   m o d e l.   T o   th is  e n d ,   we ,   th e re fo re ,   p ro p o se d   a   n o v e a p p ro a c h   fo lea rn in g   h ig h - lev e s p e c tral - sp a ti a fe a tu re fo HSI   c las sifi c a ti o n   with   in su fficie n t   lab e led   sa m p les .   F irst ,   we   imp lem e n ted   t h e   p rin c i p a c o m p o n e n t   a n a ly sis  (P CA)  tec h n i q u e   t o   re d u c e   th e   h i g h   d ime n sio n a li ti e e x p e rien c e d .   S e c o n d ,   a   f u sio n   o 2 a n d   3 c o n v o lu ti o n a n d   De n se Ne t,   a   tran sfe lea rn in g   n e two rk   fo r   fe a tu re   lea rn in g   o b o t h   s p a ti a l - sp e c tral  p i x e ls.  T h e   a c h iev e d   e x p e rime n tal  re su lt a re   c o m p a ra ti v e ly   sa ti sfa c to ry   to   c o n tras te d   a p p ro a c h e o n   t h e   wid e ly   u se d   H S ima g e s,  i. e . ,   t h e   Un i v e rsity   o P a v ia  a n d   In d ian   P i n e s,  with   a n   o v e ra ll   c las sifica ti o n   a c c u ra c y   o 9 7 . 8 0 %   a n d   9 7 . 6 0 % ,   re sp e c ti v e ly .   K ey w o r d s :   C las s if icatio n   Den s eNe t   Hy p er s p ec tr al  im ag e   Prin cip al  co m p o n en t a n al y s is   Sp ec tr al - s p atial   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Do u g las Om wen g Ny a b u g a   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atio n   T e ch n o lo g y ,   Sch o o l o f   C o m p u ti n g ,   I n f o r m atics a n d   Me d ia  Stu d ies   Mo u n t K ig ali  Un iv er s ity   P.O  B o x   5 6 2 8 ,   Kig ali,   R wan d a   E m ail:  d n y ab u g a@ m k u r wan d a. ac . r w       1.   I NT RO D UCT I O N   Hy p er s p ec tr al  im ag e r y   ( HSI )   m ea s u r es  r ef lecta n ce   v alu es  o f   th elec tr o m ag n etic  s p ec tr in   o v e r   a   h u n d r ed   s p ec tr al  b a n d s   to   ev er y   s p atial  r eg io n   in   t h im ag e.   W h ile  th ese  v alu ab le  s p ec tr al  d etails  im p r o v th e   ca p ac ity   to   d is tin g u is h   o b jects ,   HSI   an aly s is   n ee d s   m o r co m p lex   alg o r ith m s   b ec a u s o f   th h ig h   d im en s io n   o f   th p ix els,  h ig h   n o n lin ea r ity ,   an d   th s m all - s am p le  p r o b lem   o f   HSI   d ata  [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h er ef o r e,   m a n y   r esear ch er s ,   f o r   ex a m p le   in   [ 3 ] ,   [ 4 ]   h a v ex p l o r ed   th ese  HSI   d im en s io n ality   r ed u ctio n   tec h n iq u es.  Ho wev er ,   th er is   an   in cr ea s in   v ar iatio n   in   s p atial  d im en s io n .   Hy p er s p ec tr al  s en s o r s   p r o d u c m ass iv v o lu m es  o f   d ata,   r e s u ltin g   in   lar g v o lu m o f   b an d s   in   th d ata,   m ak in g   r ea l - tim p ar am eter s   d if f icu lt  an d   lab o r i o u s   to   ac h iev e.   As  r esu lt,  it  is   d esira b le  s tr ateg y   to   r ed u ce   th d ata  s ize  b ef o r s tar tin g   h ig h - lev el  p r o ce s s in g .   T h er e f o r e,   i n   r ec en y ea r s ,   d im en s io n ality   r ed u ctio n   s tag h as  b ec o m e   s ig n if ican p ar o f   m ac h in e   lear n in g   ( ML ) .   Fu r t h er ,   t h r esear ch   in   [ 5 ] ,   [ 6 ]   m ain ly   ca r r ied   o u d im en s io n a lity   r ed u ctio n   u s in g   th p r in ci p al  co m p o n en ts   tr an s f o r m atio n ,   wh ich   ch o s an d   p r eser v ed   t h m o s r ele v an d ata  f o r   class if icatio n .   As  r es u lt,  class if ier s   cr ea te  ef f icien m o d els  at  m in im al   co m p u tatio n al  co s an d   en h an ce   p ix el  class if icatio n   ac cu r ac y   in   HSI s .   Nev er th eless ,   th er is   ch allen g in   h o to   m ak f u ll u s o f   th s p atial - s p ec tr al  f ea tu r es c o n tain e d   in   HSI   to   im p r o v HSI   class if icatio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   2 Ap r il   20 25 1 2 1 1 - 1 2 1 9   1212   Fo r   th is   r ea s o n ,   th p r in cip al  co m p o n en an aly s is   ( PC A)   h as  r ec en tly   b ee n   u s ed   as  m u l tiv ar iab le  ap p r o ac h   f o r   d im e n s io n ality   r ed u ctio n   [ 5 ] ,   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   I is   th m o s ad o p ted   m eth o d o l o g y   in   r em o te  s en s in g   ap p licatio n s ,   m ain ly   th o s ap p ly in g   HSI s .   T h ad jace n b a n d s   ar h ig h l y   co r r elate d   i n   th is   ty p o f   im ag e,   h en ce   g ai n in g   litt le  ad d itio n a in f o r m atio n .   PC m in im ize s   th am o u n o f   d ata  b y   r ed u cin g   d e p en d e n cies  b etwe en   th e   v ar i o u s   b a n d s .   An   eig en v ec to r   d ec o m p o s itio n   o f   t h o r ig in al   d ata' s   co v ar ian ce   m atr ix   i s   co m p u ted   to   ac h iev e   th is   [ 6 ] .   Ho wev er ,   PC o n ly   s ee k s   th e   b est  o r th o g o n al  v ec to r s ,   o m itt in g   cr u cial  f ea t u r es  ess en tial f o r   HSI   class if icatio n .   Sin ce   its   co n ce p tio n ,   th cla s s if icatio n   o f   HSI s   h as  d r aw n   wid esp r ea d   atten tio n   an d   s p awn ed   a   p leth o r a   o f   ap p r o ac h es  aim e d   at  allo ca tin g   a   p ix el   ( o r   a   s p ec tr u m )   t o   o n o f   s et  o f   class es  [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Sev er al   ap p r o ac h es  in   th liter atu r h av f o cu s ed   o n   in v esti g atin g   th im p o r tan ce   o f   HSI   d ata  s p ec tr al  s ig n atu r es  in   class if icatio n ,   u s in g   o n ly   t h s p ec tr u m   o f   p ix el   to   e s tab lis h   its   cla s s   m em b er s h ip .   Ho wev er ,   two   f u n d am e n tal  d if f icu lties   f o r   s u ch   p ix el - wis tech n iq u es  b en ef it  f r o m   r elativ co n ce p tu al  s im p licity   an d   im p lem en tatio n   ea s e:  i )   th lim ited   tr ain in g   s et  co m p ar ed   t o   th h ig h - d im en s io n al  s p ec tr an d   ii )   th s p ec tr al  v ar iatio n s .   T h f ir s is s u e,   wh ich   h as  b ee n   ex te n s iv ely   s tu d ied   in   lig h o f   t h w ell - k n o wn   Hu g h es  p h en o m en o n   [ 1 1 ] ,   ca u s es  p r o b lem s   in   two   way s .   First,  d u to   th lim ited   n u m b er   o f   la b eled   s am p les,  th s am p le  co v ar ian ce   m atr ix   is   lik ely   to   b s in g u lar ,   r esu ltin g   in   ill - p o s ed   d if f icu lties   f o r   s e v er al  class if icatio n   alg o r ith m s .   Seco n d ,   h ig h - d i m en s io n al  s p ec tr r e q u ir e   n u m er o u s   f r ee   p ar am eter s   f o r   co m p u tatio n   in   p ar am etr ic  ap p r o ac h ,   w h ich   i s   in clin ed   to   o v er f it  an d   co n s eq u en tly   d ec r ea s es  th g en er a lizatio n   ca p ac ity   o f   class if ier s .   R eg ar d in g   s p ec tr al   v ar iatio n   ca u s ed   b y   s ev er al  f ac to r s   s u ch   as  i n cid en li g h t,  a tm o s p h er ic  ef f ec ts ,   u n d esira b le  s h a d an d   s h ad o w,   n atu r al  s p ec tr u m   f lu ctu ati o n ,   a n d   i n s tr u m en n o is es  [ 9 ] ,   [ 1 2 ] ,   two   s er io u s   ch allen g es m ig h t m a k ca teg o r izatio n   d if f icu lt.   On   th o n h an d ,   s u b s tan tial  in tr a - class   s p ec tr v ar iab ilit y   m ak es  it  ch allen g in g   to   id en tif y   s p ec if ic  class .   B esid es,  lo in ter - class   s p ec tr al  v ar iatio n   m ak es  d is ti n g u is h in g   d is tin ct  class es  d if f icu lt.  T h ese  is s u e s   m ak HSI   class if icatio n   c o m p lex ,   r esu ltin g   in   p o o r   class if icatio n   r esu lts   wh en   u s in g   p ix el - wis ap p r o ac h es.   B ec au s HSI s   ar n atu r ally   3 - an d   v is u al,   s p atial  r elia n ce ,   an alo g o u s   t o   s p ec tr al  b eh av io r ,   is   n atu r al   co m p lem en t   to   s p ec tr a.   As  r esu lt,  th e   in clu s io n   o f   s p atial  d ep en d e n cy   h as  th p o ten tial  to   im p r o v e     p ix el - wis class if icatio n .   T h u s o f   s p atial  in f o r m atio n   in   HSI   clas s if icatio n   d ates  b ac k   o v er   d ec ad e,   an d   s o m s u cc ess f u r esear ch   h as  d em o n s tr ated   its   ab ilit y   to   e n h an ce   class if icatio n   p er f o r m an ce   [ 1 3 ] .   Sin ce   t h en ,   th er h as  b ee n   a   s ig n if ican t   in cr ea s in   in ter est  in   s p ec t r al - s p atial  class if icatio n .   Sch o lar s   h av u tili ze d   m u ltil ay er   s tr ateg ies to   s o lv th is   ch allen g e.   Ho wev er ,   th ese  m eth o d s   o n l y   an aly ze   2 an d   3 s p ec tr al - s p atial  p r o p er ties   in d e p en d e n tly   an d   t ak lo n g   tim to   co m p lete.   T o   th is   en d ,   we   p r esen a   s p ec tr al - s p atial  HSI   class if icat io n   ap p r o ac h   b ased   o n   Den s eNe [ 1 4 ] wh ich   we  em p lo y   as  u n iq u s tr ateg y   f o r   HSI   d ataset  class if icatio n .   Fu r th er m o r e,   we  in co r p o r ate d   th e   Den s eNe f r am ewo r k   f o r   its   s tan d ar d izatio n   tech n iq u e,   wh i ch   h as  n u m er o u s   ad v an tag es:  i)   t h r eu s ab ilit y   o f   th in f o r m atio n   ( f ea t u r e)   co v e r ed   in   HSI s ,   ii)   th c o n ca ten at io n   o f   d if f er e n p at h s   ( wh ich   r ed u ce s   th e   n u m b e r   o f   p a r am eter s ) ,   iii)  ai d ed   t o   o v er co m in g   p r o b lem s   s u ch   as  o v er f itti n g   an d   th v an is h in g   g r ad ien wh en   f ew   tr ain in g   s am p les  ar e   av aila b le,   an d   iv )   s tr en g th en   f ea tu r p r o p ag atio n .   T h s u m m ar y   o f   th e   m ain   co n tr ib u tio n s   o f   o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   is :     W im p lem en ted   th PC A   tec h n iq u o n   th HSI   f o r   d im en s io n ality   r ed u ctio n   d u to   th h ig h   d im en s io n s   in v o lv ed   in   th HSI s .     Ou r   p r o p o s ed   a p p r o ac h   i n tr o d u ce d   th Den s eNe t - b a s ed   m ec h an is m   to   m o d el   th s em an tic  in ter d ep en d en cies  in   s p atial  an d   ch an n el  d im en s io n s   to   im p r o v f ea tu r r e p r esen tatio n   f o r   class if icatio n   ab ilit y .     T h ac h ie v ed   r esu lts   d em o n s tr ate  th at  o u r   s u g g ested   ap p r o a ch   ca n   b e   tr ain e d   e n d - to - en d   a n d   esti m ated   as  th s tate - of - th e - ar f o r   b o th   d a tasets   co n cu r r en tly .   T h r em ain i n g   p ar ts   o f   th is   s tu d y   ar e x am in ed   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   d is cu s s es  r elate d   wo r k s .   Sectio n   3   d is cu s s es  o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h .   Sectio n   4   p r esen ts   th ex p er im en ts ,   i.e . ,   th d ataset  an d   p er f o r m an ce   an aly s is   m etr ics,  an d   co m p a r es  b aselin m eth o d s ,   r esu lts ,   an d   d is cu s s io n s .   Fin ally ,   s ec tio n   5   co n clu d es o u r   s tu d y   b y   g iv in g   s u m m ar y   o f   th c o n ten t a n d   f u tu r r ec o m m e n d atio n s .       2.   RE L AT E WO RK   L ately ,   m an y   r esear ch e r s   h av d ep lo y ed   co n v o l u tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NNs)  in   HSI   ca teg o r izatio n .   T h ey   ar b etter   s u ited   f o r   HSI   an al y s is   an d   f ea tu r e   ex tr ac tio n   [ 1 5 ] ,   [ 1 6 ] .   T h o u g h   th ese   ap p r o ac h es  tr y   to   o p tim ize   th u s o f   b o th   s p ec tr al - s p atial  f ea tu r es,  th ey   u s u ally   d iv id th jo in t     s p atial - s p ec tr al  f ea tu r es  in to   two   in d ep e n d en t   lear n in g   c o m p o n e n ts ,   ig n o r in g   th e   r elatio n   u n d er l y in g   th e   s p ec tr al - s p atial  f ea tu r es.   T h r esear ch   in   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ]   d es cr ib ed   th f ew - s h o lear n in g   t ec h n iq u e,   in   wh ich   th m o d el  ef f icien tly   d is cr im in ated   ca teg o r ies  in   n ewly   ac q u ir ed   d ata  s et  u s in g   o n ly   s m all  n u m b er   o f   lab eled   s am p les.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Lea r n in g   h ig h - leve l sp ec tr a l - s p a tia l fe a tu r es fo r   h yp ers p ec tr a l ima g   ( Do u g la s   Omwen g a   N ya b u g a )   1213   Ho wev er ,   all   o f   th ese  ap p r o a ch es  r ely   o n   ar tific ially   ca lc u lated   m ea s u r em en d is tan ce s ,   wh ich   m a y   o n l y   p ar tially   ap p ly   to   th f ea tu r es  r etr iev ed   b y   th n e u r al  n etwo r k   wh en   ca te g o r izin g   th em .   As  r esu lt,     J ia  et  a l.   [ 1 9 ]   p r o p o s ed   a n   ef f ec tiv tr an s f er   lear n in g   s tr ateg y   to   ad d r ess   in ad eq u ate   tr a in in g   HSI   s am p les.   E v en   th o u g h   th is   s tr ateg y   h as   ac h iev ed   s ig n if ican ad v an ce s   in   HSI   class if icatio n ,   it  p er f o r m s   p o o r ly   wh en   o n ly   f ew  lab eled   s am p les  ar av ailab le.   T h is   h as  r esu lt ed   in   s ig n if ican is s u f o r   d ee p   lear n in g   ( DL )   m o d els,  as  a d d r ess ed   in   th is   wo r k .   T h r esear c h   in   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ]   s tate  th at   o p tical  r em o te  s en s in g   co llects  r ad iatio n   r ef lecte d   an d   em itted   f r o m   th s u r f ac es  u n d er   s tu d y ,   f o cu s in g   o n   th r eg io n   o f   th elec tr o m ag n etic   s p ec tr u m   with   wav ele n g th s   s p an n in g   f r o m   v is ib le  to   n e ar - in f r ar e d   to   th er m al  i n f r ar e d .   W ith   HSI   th at  ca p tu r es  v ar iety   o f   p r ec is ely   ca lib r ated   tin y   s p ec tr al  b a n d s   o f   th v is ib le  an d   in f r ar ed   s p ec tr u m s .   T h e   en o r m o u s   am o u n o f   s p ec tr al   d ata  p r o v id es  im p o r ta n lan d - co v e r   in f o r m atio n   th at  h elp s   p r ec is ely   clas s if y   s u r f ac lan d   u s a n d   lan d   co v er .   Nev e r th eless ,   lab o r   an d   t im e - in ten s iv p r o ce d u r es  ar e   r eq u ir ed   to   ex tr ac tag g ed   tr ain in g   d ata  f r o m   HSI .   C o n s eq u en tly ,   b ased   o n   ac tiv lear n in g ,   class if ier   d esig n   th at  u s es th f ewe s t   lab eled   ex am p les as p r ac tical  f o r   class if icatio n   was p r o p o s ed   [ 2 2 ] .   R em o te  s en s in g   im ag e r y   ( R SI)   o b jects a n d   f ea tu r es  f r e q u en tly   h av e   u n cl ea r   b ac k g r o u n d s   a n d   ca n n o t   y ield   h elp f u in f o r m atio n .   I d e n tify in g   th R SI  is   m o r d if f icu lt b ec au s o f   th n o tab le  in tr ac lass   v ar ian ce s .   G u o   e t   a l [ 2 3 ]   p r e s e n t e d   a   m u l t i - v i e w - f e a t u r e - l e a r n i n g   n e t w o r k   t o   a d d r e s s   t h i s   p r o b l e m   a n d   g a t h e r   t h r e e   s p e c i f i c   d o m a i n   f e a t u r e s   f o r   t h e   s c e n e   c a t e g o r i z a t i o n   c h a l l e n g e .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   P u n d i r   a n d   A k s h a y   [ 2 4 ]   in tr o d u ce d   m o d el - a g n o s tic  m e ta - lear n in g   an d   th e   en s em b le   o f   p r o to ty p n etwo r k s   to   o v er co m th e   p r o b lem s   ass o ciate d   with   s tan d ar d   d ee p - lear n in g   n etwo r k s .   T h is   tech n iq u tack led   th R SI  ca teg o r izatio n   p r o b lem   b y   ap p ly in g   m eta - lea r n in g .   Mu l tire s o lu tio n   ca teg o r izatio n   o f   p an ch r o m atic  an d   m u ltis p e ctr al  p ictu r es  is   a   p o p u lar   a r ea   o f   r esear ch .   T h e   m ain   ch allen g in   th is   f ield   i s   ass e s s in g   d ata  an d   ex tr ac tin g   ch ar ac ter is tics   to   im p r o v class if icatio n   ac cu r ac y   p r o p er ly .   An   ad ap tiv h y b r i d   f u s io n   n etwo r k   th at  in co r p o r ates  b o t h   d ata  f u s io n   an d   f ea tu r f u s io n   was   p r esen ted   in   [ 2 5 ]   to   class if y   m u ltire s o lu tio n   R SI.   Ho wev er ,   th ese  m eth o d s   d ep en d   o n   lar g n u m b er   o f   lab eled   tr ain in g   s am p les  to   o b tain   an   e x ce llen class if icatio n   p er f o r m an ce .   T o   s o lv e   th class if icatio n   p r o b lem ,   Sath y an a r ay an a   an d   Sin g h   [ 2 6 ]   d esig n e d   m u ltil ay er   f ee d f o r war d   ar tific ial  n eu r al  n etwo r k   an d   u s ed   h is to g r am   tech n iq u t o   ex tr ac th p ix el  d en s ity   d is tr ib u tio n   an d   n o r m aliza tio n   to   m ak th r esu lt  in d ep en d en f r o m   th p h y s ical  p r o p er ties   o f   th im ag e.   L iu   et  a l.  [ 2 7 ]   s u g g ested   tech n iq u th at  co m b in es  lo w - r eso lu tio n   HSI   with   h ig h - r eso lu tio n   ( HR )   m u lti - s p ec tr al  im ag ( MSI )   to   e x tr a ct  d ee p   m u ltis ca le  p r o p er ties   f r o m   an   HSI   s ce n e.   T r ain in g   d ata  was  o p tio n al  f o r   th is   s tr ateg y .   T h is   r esear ch   aim s   to   r eliab ly   class if y   HSI   in to   class   o r   ca teg o r y   r eg ar d less   o f   s o u r ce ,   r e s o lu tio n ,   o r   s ize  b y   d ev el o p in g   s p ec tr al - s p atial   ap p r o ac h   b ased   o n   th De n s eNe t n etwo r k .   T h u s ,   it will e x p ed ite  th p r o ce s s   an d   en h a n ce   s p ee d .       3.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   co v er s   th d etai ls   o f   o u r   p r o p o s ed   a p p r o ac h   f o r   s p ec tr al - s p atial  HSI   clas s if icatio n .   Fig u r 1   d em o n s tr ates  th g en er al  f r am ewo r k   o f   th e   p r o p o s ed   m eth o d .   T h e   in p u o f   o u r   m o d el  is   h y p er s p ec tr al  d ata  with   th e   s pe c tr a l   b an d   an d   s ize  o f   × .   T h u s ,   we  co n s id er   it  as  th m atr i x   o f   o r d e r   × × .   T h PC is   ap p lied   to   th H SI  f o r   d ata  d im e n s io n ality   r ed u ctio n .   T h 3 s p ec tr al - s p atia p ix els  ar co n v o l u ted   o r   co n ca ten ate d .   W in tr o d u ce d   Den s eNe t la y er   b ef o r th f u ll c o n v o lu tio n al  ( FC )   lay er s   f o r   3 s p ec tr al - s p atial  f ea tu r lea r n in g .           Fig u r 1 .   Pro p o s ed   s ch em f o r   s p atial - s p ec tr al  class if icatio n   o f   HSI       3 . 1 .     L o w - s pa ce   pro j ec t i o ns   Fo r   th HSI   d im en s io n ality   r e d u ctio n   th r o u g h   PC tak es th m ath em atica l f o r m u latio n   o f   ( 1 ) .     = × ×   ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   2 Ap r il   20 25 1 2 1 1 - 1 2 1 9   1214   L et   ×   r ep r esen t h r aw  HSI ,   with   , ,   an d     in d icatin g   th e   r o w,   c o lu m n ,   an d   b a n d   n u m b er s ,   r esp ec tiv ely .   On ly   th f ir s   p r in cip al  co m p o n en ts   ar r eser v ed   wh en   th PC i s   ap p lied   to   th r aw  im ag to   m in im ize  th co n v o lu tio n   p h ase's  co m p u tatio n al  co s ts .   T h d im en s io n - r ed u ce d   im ag e   is   r ep r esen ted   b y      × .   n eig h b o r   zo n with   th d im en s io n s   × ×   is   ex tr ac ted   ar o u n d   ea ch   p ix el.   Su p p o s we   tak   tr ain in g   s am p les;   th en   × × ×   d en o tes th tr ain in g   s et.     3 . 2 .     Sp ec t ra l pix el  ex t ra ct io n   HSI s   h av lo o f   s p ec tr u m   in f o r m atio n   an d   s p ec tr al  r eso lu tio n h en ce ,   th eir   class if icatio n   ap p r o a ch   is   b ased   o n   s p ec tr al  f ea tu r es.  E ac h   p ix el  ca n   ex tr ac 1 s p ec tr al  v ec to r s   to   class if y   o b jects.  W e   d ep lo y ed   th e   1D - C NN  to   ex tr ac t th s p ec tr a l f ea tu r es f r o m   HSI s   an d   ca teg o r ize  th em ,   as d e m o n s tr ated   in   Fig u r 2 .           Fig u r 2 .   T h s p ec tr al  p ix el  e x tr ac tio n       T h co n v o lu tio n al  lay er   is   in tr o d u ce d   f ir s t.  T h v alu o f   n e u r o n   ,   at  p o s itio n     o f   th e      f ea tu r m ap   in   th    lay er   is   d ef in e d   as  ( 2 ) .     , = ( , , ( 1 ) + + , 1 = 0 )   ( 2 )     W h er   in d ex es  th f ea tu r m ap   in   th p r e v io u s   lay er   ( ( 1 )   lay er )   co n n ec ted   to   th c u r r e n f ea tu r e   m ap ,   , ,   d e n o tes  th e   weig h t   o f   p o s itio n     co n n ec te d   to   th e      f ea tu r m a p ,     d e n o tes  th e   wid th   o f   th e   k er n el  to war d   th s p ec tr al  d im en s io n ,   an d   ,   d en o tes th b ias o f   th    f ea tu r m ap   i n   th    lay er .     3 . 3 .     Sp a t ia l pix el  e x t ra ct i o n   Sp a tial   p ix els ,   i. e. ,   co n t ex t   i n f o r m a ti o n ,   w h i c h   f o r m s   p ar t   o f   t h e   HS I   im a g es ,   a r e   u s e d   to   c lass i f y   th e   HSI s .   T h e   s p ati al   p ix els   e x t r a c ted   f r o m   th e   c o n ti g u o u s   o f   t h e   p ix el   a r e   u ti liz ed   i n s t ea d   o f   t h s p e ct r al   f ea tu r es  d e r i v e d   f r o m   a   s p ec if ic   p ix el .   Du e   t o   t h e   wi d e   r a n g o f   h y p e r s p ec tr al  d ata ,   th s ta n d a r d   s t r ate g y   f o r   o b tai n i n g   2 D   ( s p a tia l)   f e at u r es  is   t o   c o n d e n s e   t h e   d at aset   f i r s t,   u s e   t wo - d i m e n s i o n al   C NN   t o   o b ta in   m o r d e tai le d   s p at ial   f ea tu r es ,   a n d   c lass i f y   u s i n g   s p ati al  d etai ls .   Fi g u r e   3   d e p ic ts   t h s p e ci f ic   p r o c e d u r e.   T o   e x ec u t co n v o lu ti o n   o p e r at io n   o n   2 D   d ata   i n   th e   2 co n v o l u ti o n   p r o c ed u r e ,   w e   a p p lie d   a   2 D   c o n v o l u ti o n   k er n e l.   I n   t h e   2 D   c o n v o l u t io n   o p er ati o n ,   i n p u t   d ata   is   c o n v o lv ed   w it h   2 D   k er n e ls ,   a n d   t h p r o ce s s   c an   b e   f o r m u lat e d   as  ( 3 ) .     , , = ( , , ( 1 ) ( + ) ( + ) + , 1 = 0 1 = 0 )   ( 3 )     3 . 4 .     Sp ec t ra l - s pa t ia l pix el  ex t ra ct io n   So le  s p ec tr al  in f o r m atio n   is   u s u ally   em p lo y e d   in   tr a d itio n al  HSI   f o r   class if icatio n   p u r p o s es.  B ec au s e   o f   th in f lu en ce   o f   th n atu r al   atm o s p h er e,   id en tical  lan d   f e atu r es  will  d i s p lay   d if f er en s p ec tr al  cu r v es.  T h so - k n o wn   alik e - o b ject  h eter o - s p ec tr u m   an d   u n r elate d - o b ject  b u with   s im ilar   s p ec tr u m   p h en o m en a   ca n   ca u s d if f er en g r o u n d   o b jects  to   h av th s am s p ec tr al  c u r v e.   Fo r   e x am p le,   s p ec if ic   p ix els  ( elem en ts )   in ter co n n ec ted   o n   ea r th   ar d e s ig n ated   as p ar k in g   lo ts ; th er ef o r e,   p ix els with   s p ec tr al  f ea tu r es th at  lo o k   h ig h l y   s im ilar   to   m etal  s p ec tr al  f ea t u r es  ar m o s lik ely   to   r ep r e s en v eh icles.  I f   p ix el  h as  m an y   g r ass   p ix els  s u r r o u n d in g   it,  t h p ix els  in   th m id d le  ar e   m o s lik ely   g r ass .   Hy p er s p ec tr al  d ata  h as  3 s tr u ctu r th a t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Lea r n in g   h ig h - leve l sp ec tr a l - s p a tia l fe a tu r es fo r   h yp ers p ec tr a l ima g   ( Do u g la s   Omwen g a   N ya b u g a )   1215   in clu d es  1 ( s p ec tr al  f ea tu r es)  an d   2 ( s p atial  f ea tu r es).   A   3 D - C NN  m ay   e x tr ac b o th   s p ec tr al  an d   s p atial  in f o r m atio n   at  th s am tim e.   Fig u r 4   d e p icts   th p r o ce d u r e   f o r   ex t r ac tin g   th s p ec tr al - s p atial  f ea tu r es.           Fig u r 3 .   T h s p atial  p ix el  ex t r ac tio n           Fig u r 4 .   T h e   s p ec tr al - s p atial  p ix el  ex tr ac tio n       T h co n ca ten ati o n   o f   th 2 a n d   3 co n v o l u tio n s   o f   t h HSI ,   it' s   d ef in ed   th r o u g h   in   ( 4 ) .     = (   ( 1 ) ( + ) ( + ) ( + ) +  1 = 0 1 = 0 1 = 0 )   ( 4 )     wh er   d en o tes  th s p ec tr al   d ep th   o f   th 3 - k e r n el,     r ep r e s en ts   th n u m b e r   o f   f ea tu r c u b es  in   th e   p r io r   lay er ,     d en o tes  th n u m b e r   o f   k er n els  in   th is   lay er .     d en o te s   th o u tp u at  p o s itio n   ( , , ) ,   wh ich   is   co m p u ted   b y   co n v o lv in g   th    f ea tu r cu b o f   th p r ev io u s   lay er   with   th    k er n el  o f   th    l ay er ,   an d       is   th ( , , )   v alu e   o f   th e   k e r n el  c o n n ec ted   t o   th e      f ea tu r e   cu b in   th p r ec ed in g   la y er .   As  s u ch ,   th o u tp u t d ata  o f   th    co n v o l u tio n   lay er   co m p r is es  ×   3 - f ea t u r cu b es.   I n   o u r   m o d el,   we  f o u n d   o u t th ex p ec ted   lab els v ia  th FC   lay er s   an d   So f tMa x   lay er .   T h e n ,   th lo s s   f u n ctio n   o f   th e   en tire   n etwo r k   is   f o r m u lated   u s in g   ( 5 ) .     = 1 [  ( ̂ ) + ( 1 )  ( 1 ̂ ) ] = 1   ( 5 )     wh er   an d     ̂   d en o te  th e   lab el   an d   p r ed icted   o f   th e      d ata,   r esp ec tiv ely .     r ep r esen ts   t h n u m b er   o f   tr ain in g   s am p les.   Ou r   ap p r o ac h   ad o p ted   th r ec tifie d   lin ea r   u n it  ( R eL U)   f u n c tio n   ( ) =  ( 0 , ) .   R eL ac tiv atio n   g u ar an tees  th e   co n v o l u tio n al  f ea tu r ex tr a cto r s   ( FE)   n o n lin e ar ity   an d   aid s   th q u ick er   tr ain in g   o f   th e   n etwo r k .   I n   ad d itio n ,   we  d ep lo y ed   th m in i - b atch   s to ch asti g r ad ien t   d escen ( SGD)   ap p r o ac h   t o   o p tim ize  th n etwo r k   ef f ec tiv ely .   T o   tr ain   o u r   d ataset  in   th ex p er im en ts ,   we  s et  th tr ain in g   ep o ch s   to   1 0 0 ,   th lear n in g   r ate  ( lr )   t o   0 . 0 0 1 ,   a n d   th p atch   s ize  t o   2 5 .   I n   a d d itio n ,   all  s im u latio n s   wer ex ec u te d   o n   a   Ma cBo o k   Pro   la p to p   with   a n   I n tel  i7 - 5 8 2 0 3 . 3 0   GHz   p r o ce s s o r ,   8   GB   o f   R AM ,   an d   an   NVI DI GT X1 0 8 0   g r ap h ics  ca r d   an d   GPU   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   2 Ap r il   20 25 1 2 1 1 - 1 2 1 9   1216   ( C o lab   with   2 5   GB   R AM ) ,   al r u n n in g   o n   Py th o n   3 . 9 .   Fig u r 5 ,   th u s   d ep icts   th s u m m ar y   o f   o u r   p r o p o s ed   m o d el  p ar a m eter s .           Fig u r 5 .   Su m m ar y   o f   th p r o p o s ed   m o d el  p ar am eter s       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   W co n d u cted   ex p e r im en ts   to   d em o n s tr ate  h o w   s p atial  in f o r m atio n   s ig n if ican tly   in f lu en ce s   HSI   class if icatio n .   T wo   HSI   b en ch m ar k   im ag es,  in clu d in g   th e   I n d ian   Pin es  ( I P)  an d   th Un iv er s ity   o f   Pav ia   ( Pav iaU) ,   wer s tu d ied   to   e v alu ate  th ef f icien cy   o f   o u r   p r o p o s ed   m o d el,   a n d   we  co m p ar ed   o u r   f i n d in g s   wit h   v ar io u s   s p ec tr al - s p atial  HSI   b aselin ap p r o ac h es  to   d eter m in th p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   m o d el.     T ab le  1   ex p lain s   th s ig n if ican f ea tu r es  o f   ea ch   d ataset  u s ed   in   o u r   ex p er i m en ts ,   in clu d in g   th n u m b e r   o f   p ix els,  th n u m b e r   o f   s p ec tr a b an d s ,   wav elen g th   r an g e ,   s p atial  r eso lu tio n ,   th n u m b er   o f   class es,  an d   th e   s en s o r ,   r esp ec tiv ely .   Fu r th er ,   t o   estab lis h   th ef f icac y   o f   o u r   m o d el,   we  r an d o m ly   ch o s N= 5 s am p les  f r o m   ea ch   class   to   f o r m   th t r ain in g   d ata  s et  f o r   th e   IP   an d   N= 1 th tr ain in g   s am p le  s ize  f o r   th Pav iaU  d ataset.   Fu r th er ,   we  d esig n ated   th r e m ain in g   r ef er e n ce   s am p les  as   th test in g   d ata  s et.   Her e,   x d en o tes  th n u m b e r   o f   s am p le  s et  s izes.  E ac h   ex p e r im en t w as r ep ea ted   f i v tim es with   r an d o m ly   ch o s en   tr ain in g   s am p les.   T o   q u an titativ ely   test   th ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s e d   m o d el  an d   v alid ity   o f   th d er iv ed   co n clu s io n s ,   th r ee   p er f o r m an ce   an aly s is   m etr ics,  i.e . ,   o v er all  ac cu r ac y   ( OA) ,   a v er ag a cc u r ac y   ( AA) ,   an d   k ap p co ef f icien t,  wer u s ed .   AA  is   th m ea n   p er ce n tag o f   co r r ec tly   class if ied   p ix els  f o r   ea ch   class .     T h k ap p co e f f icien g iv es   th p er ce n tag o f   co r r ec tly   class if ied   p ix els  ab o u class if icatio n   f in d in g s   ex p ec ted   p u r ely   b y   ch a n ce .       T ab le  1 .   T h h y p er s p ec tr al  d at aset d etails  [ 2 8 ]   H S I   c l a ssi f i c a t i o n   # P i x e l s   B a n d s   W a v e l e n g t h   r a n g e   ( µ m)   S p a t i a l   r e s o l u t i o n   # C l a ss e s   S e n s o r   I n d i a n   P i n e s   1 4 5 × 1 4 5   2 0 0   0 . 4 - 2 . 5   2 0   m   16   A V I R I S   U n i v e r si t y   o f   P a v i a   6 1 0 × 3 4 0   1 0 3   0 . 4 3 - 0 . 8 6   1 . 3   m   9   R O S I S       T o   ass ess   th ac h iev em e n o f   o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   we  c o m p ar ed   th e   class if icatio n   r es u lts   o f   o u r   m o d el  u s in g   th latest  p u b lis h ed   b aselin m eth o d s   co m m o n ly   u s ed   C NN - b ased   HSI   class if icatio n   m eth o d s ,   in clu d in g   th 2 D - C NN  [ 2 9 ]   ( i.e . ,   s p atial  ap p r o ac h ) ,   m u lti - s ca le  3 d ee p   co n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k     ( M3 D - DC NN )   [ 3 0 ] ,   an d   r esid u al  h y b r id   s p ec tr al  n etwo r k   ( R - Hy b r id SN )   [ 3 1 ]   ( i.e . ,   s p ec tr al - s p atial  m eth o d s ) .   T ab les  2   a n d   3   s h o th e   tr ai n in g   s am p les  f o r   ea ch   d ataset  an d   th m ea n   v alu es,  c o n f i d en ce   in te r v al,   a n d   class if icatio n   p er f o r m an ce   f o r   th two   d atasets .   W ca n   atte s th at  o u r   p r o p o s ed   m o d el  o u t p er f o r m ed   b aselin m eth o d s   f r o m   th ac h iev e d   ex p er im en tal  r esu lts .   T h u s ,   we  attr ib u te  th is   to   th in tr o d u c ed   Den s eNe t - b ased   m ec h an is m   to   m o d el  th s em a n tic  in ter d ep en d en cies in   s p ati al  an d   ch a n n el  d im e n s io n s .   Fig u r 6   illu s tr ates  o u r   m o d el' s   OA  ag ain s th b aselin m et h o d s .   Ou r   p r o p o s ed   m o d el  h a s   th b est   OA  o n   th I d ata  s et  co m p ar ed   to   M3 D - DC NN  an d   2 D - C NN  m eth o d s   b u is   s lig h tly   b etter   th an   th e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Lea r n in g   h ig h - leve l sp ec tr a l - s p a tia l fe a tu r es fo r   h yp ers p ec tr a l ima g   ( Do u g la s   Omwen g a   N ya b u g a )   1217   R - Hy b r id SN  m eth o d   with   d i f f er en ce   o f   1 . 1 4 ( OA  =9 7 . 6 0 %).   C o m p ar i n g   th r esu lts   o f   th Pav iaU   d ataset  ( i.e . ,   5 tr ain   s et)   in   co n t r a s to   th e   b aselin m et h o d s ,   o u r   m o d el   ac h iev e d   e x ce llen OA,   i.e . ,   9 7 . 8 0 %,    as  in d icate d   in   T ab le  3   an d   r ep r esen ted   in   Fig u r 5 .   Ad o p ti n g   th Den s eNe lay er   o n   o u r   m o d el  co n tr ib u te d   h ig h ly   to   p r ec is lear n in g   o f   th s p atial - s p ec tr al  class if icatio n   o f   HSI s .   Fu r th e r ,   as  ev id en ce d   i n     T ab les  2   an d   3 ,   we  n o tice  m o s class es  p r ed icted   with   h ig h   ac cu r ac y .   T a b le  4   lis ts   th co m p u tatio n al   co m p lex ity   r esu lts   f o r   v a r io u s   b aselin m eth o d s .   B ec au s th is   im ag is   r o u g h ly   1 4 5 ×1 4 5 × 2 0 0   p ix els,  it  co s ts   2 6 . 9   s ec o n d s   o n   t h I P d ata  s e t,  o u tp er f o r m in g   th o th er   c o m p ar ed   m et h o d s .       T ab le  2 .   T h class es d etail  in f o r m atio n ,   t h tr ain in g   an d   test in g   s am p le  s ize,   an d   t h ac cu r ac y   o f   d if f er e n b aselin m eth o d s ,   p l u s   o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   o n   th I P d ata s et   #   N ame   # Sa mp l e s   T ra i n   ( 5 % )   T e s t   ( 9 5 % )   2D - C N N   M3 D - D C N N   R - H y b r i d S N   O u rs   1   A l fa l fa   46   2   44   7 . 9 5   2 7 . 5   45   7 3 . 8 1   2   Co r n - N o t i l l   1 4 2 8   71   1 3 5 7   7 0 . 6 9   5 9 . 1 5   9 5 . 4 5   9 4 . 1 4   3   Co r n - Mi n t i l l   8 3 0   42   7 8 9   5 2 . 8 4   4 5 . 0 7   9 7 . 3 6   9 9 . 7 4   4   Co r n   2 3 7   12   2 2 5   2 7 . 5 1   3 8 . 4 9   9 4 . 8   9 9 . 0 8   5   G ras s - Pa s t u re   4 8 3   24   4 5 9   9 0 . 4 4   7 0 . 3 3   9 8 . 8 5   9 7 . 3   6   G ras s - T ree s   7 3 0   37   6 9 4   9 8 . 5 9   9 7 . 2   9 9 . 3 2   9 9 . 6 6   7   G ras s - Pa s t u re - M o w e d   28   1   27   1 0 . 3 7   1 8 . 5 2   9 5 . 5 6   9 6 . 3 1   8   H a y - W i n d r o w e d   4 7 8   24   4 5 4   9 9 . 9 6   9 8 . 0 4   1 0 0   1 0 0   9   O a t s   20   1   19   1 6 . 3 2   2 5 . 7 9   6 5 . 2 6   8 8 . 8 9   10   So y b ea n - N o t i l l   9 7 2   49   9 2 3   6 7 . 8 4   5 5 . 8 5   9 5 . 9   9 7 . 3 2   11   So y b ea n - M i n t i l l   2 4 5 5   1 2 3   2 3 3 2   7 8 . 1 6   7 6 . 2   9 8 . 0 9   9 8 . 5 4   12   So y b ea n - C l ea n   5 9 3   30   5 6 3   4 2 . 0 1   3 3 . 8 9   8 9 . 1 5   9 5 . 2 4   13   W h ea t   2 0 5   10   1 9 5   9 8 . 9 7   9 1 . 2 3   9 9 . 7 4   9 9 . 4 1   14   W o o d s   1 2 6 5   63   1 2 0 2   9 7 . 6 5   9 4 . 6 8   9 9 . 2 6   9 9 . 2 3   15   Bu i l d i n g s - G ra s s - T ree s - D r i v es   3 8 6   19   3 6 7   6 2 . 6 2   4 2 . 3 7   8 7 . 6 6   9 8 . 0 3   16   St o n e - S t ee l - T o w er s   93   5   88   7 6 . 0 2   4 9 . 3 2   8 8 . 1 8   9 1 . 7 6           A A   ( % )   6 2 . 3 7 ± 1 . 6 4   5 7 . 7 3 ± 6 . 5 2   9 0 . 6 0 ± 1 . 5 3   9 5 . 1 5 ± 0 . 3 1           O A   ( % )   7 5 . 4 7 ± 1 . 6 4   6 8 . 8 8 ± 3 . 7 7   9 6 . 4 6 ± 0 . 3 3   9 7 . 6 0 ± 0 . 3 4           K a p p ( % )   0 . 7 1 8 ± 0 . 0 1   0 . 6 4 2 ± 0 . 0 4 5   0 . 9 6 0 ± 0 . 0 0 4   0 . 9 7 3 ± 0 . 5 6       T ab le  3 .   T h class es d etail  in f o r m atio n ,   t h tr ain in g   an d   test in g   s am p le  s ize,   an d   t h ac cu r ac y   o f   d if f er e n b aselin m eth o d s ,   p l u s   o u r   p r o p o s ed   ap p r o ac h   o n   th Pav iau   d ataset   #   N a me   # S a m p l e s   Tr a i n   ( 1 %)   Te st   ( 9 9 %)   2D - C N N   M3D - D C N N   R - H y b r i d S N   O u r s   1   A sp h a l t   6 6 3 1   66   6 5 6 5   9 6 . 8 8   9 0 . 5 6   9 6 . 9 4   9 7 . 4   2   M e a d o w s   1 8 6 4 9   1 8 6   1 8 4 6 3   9 9 . 0 1   8 9 . 4 7   9 9 . 6 9   9 9 . 1 8   3   G r a v e l   2 0 9 9   21   2 0 7 8   7 5 . 0 8   5 9 . 1 1   8 7 . 1 7   8 8 . 3 4   4   Tr e e s   3 0 6 4   31   3 0 3 3   8 7 . 7 4   9 3 . 2 5   8 9 . 1 5   8 9 . 8 8   5   P a i n t e d   m e t a l   sh e e t s   1 3 4 5   13   1 3 3 2   9 8 . 1 7   9 3 . 6 6   9 9 . 5 1   8 9 . 2 6   6   B a r e   S o i l   5 0 2 9   50   4 9 7 9   7 5 . 5 1   6 9 . 6 3   9 8 . 4 4   9 8 . 5 4   7   B i t u m e n   1 3 3 0   13   1 3 1 7   6 1 . 3 2   6 5 . 7 1   9 5 . 8 2   9 8 . 2 5   8   S e l f - B l o c k i n g   B r i c k s   3 6 8 2   37   3 6 4 5   8 0 . 6 1   7 8 . 3 5   9 3 . 2 8   9 3 . 5 1   9   S h a d o w s   9 4 7   9   9 3 8   9 7 . 9 7   9 4 . 4 1   7 7 . 8 2   7 8 . 1 8           O A   ( %)   9 1 . 1 3 ± 0 . 5 5   8 4 . 6 3 ± 1 . 2 1   9 6 . 5 9 ± 0 . 5 0   9 7 . 8 0 ± 0 . 0 9           A A   ( %)   8 5 . 8 1 ± 1 . 4 8   8 1 . 5 7 ± 1 . 7 9   9 3 . 0 9 ± 1 . 2 0   9 4 . 9 4 ± 0 . 0 8           K a p p a   ( %)   0 . 8 8 1 ± 0 . 0 0 8   0 . 7 9 8 ± 0 . 0 1 6   0 . 9 5 5 ± 0 . 0 0 7   0 . 9 6 4 ± 0 . 3 1           Fig u r 6 .   T h OA   f o r   b o th   I P ( 5 % tr ain   s et)   an d   Pav iaU  ( 1 % tr ain   s et)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,   Vo l.  14 ,   No .   2 Ap r il   20 25 1 2 1 1 - 1 2 1 9   1218   T ab le  4 .   T h tim ( s )   co m p u ta tio n   co s t o f   v ar io u s   b aselin m eth o d s   in   IP   M e t h o d   Tr a i n i n g   t i me   ( s)   Te st i n g   t i m e   ( s)   2D - C N N   5 2 8 . 3   7 . 4   M3D - D C N N   6 6 0 . 6   1 2 6 . 3   R - H y b r i d S N   4 6 4 . 3   6 0 . 9   O u r s   4 3 0 . 8   2 6 . 9       5.   CO NCLU SI O N   I n   th is   s tu d y ,   we   p r o p o s ed   tech n iq u e   f o r   lear n in g   h ig h - lev el  s p ec tr al - s p atial  f ea tu r es  f o r   HSI   class i ficatio n   with   in s u f f icien lab eled   s am p les  f r a m ewo r k   t h at  jo in tly   u s ed   d im en s io n   r e d u ctio n   a n d   tr an s f er   lear n in g   tech n iq u es f o r   lear n in g   th 3 s p atial - s p ec tr al  clas s i f icatio n   o f   HSI s .   Ou r   p r o p o s e d   f r am ewo r k   f u s ed   Den s eNe tr an s f er   lear n in g   n etwo r k   f o r   s p ec tr al - s p atial  f e atu r lear n in g ,   th PC A   tech n iq u f o r   e x tr ac tin g   f ea tu r es  f r o m   h i g h - d im e n s io n al  h y p er s p ec t r al  d ata  s ets,  an d   th 3 an d   2 c o n v o lu tio n s .   T h ex p er im en ts   wer co n d u cted   o n   two   d atase ts ,   i.e . ,   I an d   th e   Pav iaU.   T h e   r esu lts   r ev ea led   o u r   m o d el' s   h ig h er   p e r f o r m an ce   th an   o th er   b aselin m eth o d s   t h at  we  co m p ar ed   o u r   m o d el.   T h u s ,   th is   m eth o d   h as  g o o d   p o ten tial  f o r   p r ec is HSI   clas s if icatio n ,   o f ten   co n t ain in g   h ig h   d im e n s io n s   o f   s p ec tr al - s p atial  f ea tu r es.  W ith   p o ten tial  b en ef its   f o r   th en v ir o n m e n tal  an d   ag r icu ltu r al  d o m ai n s ,   th is   s u g g ested   tech n iq u h o ld s   s ig n if ican t   v alu in   en h a n cin g   p r ec is io n   an d   ef f icac y   i n   HSI   ca teg o r izatio n .   W will  in clu d s p atial  in f o r m atio n   i n   th e   m o d el,   wh ich   was  a   lim itatio n   in   th cu r r en wo r k   in   th f u tu r to   im p r o v f ea tu r class if icatio n   ca p ab ilit y .   Fu r th er m o r e,   b ec au s e   th v alu o f   s p ec tr al  a n d   s p a tial  f ea tu r es  d if f er s   d ep en d in g   o n   th m ate r ial  an d   s ce n ar io ,   it  is   also   wo r th   lo o k in g   at  h o to   au to m atica ll y   lear n   th p r o p er   weig h tin g   f ac to r .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   Q .   W a n g ,   Z.   M e n g ,   a n d   X .   Li ,   L o c a l i t y   a d a p t i v e   d i s c r i m i n a n t   a n a l y s i f o r   s p e c t r a l sp a t i a l   c l a ssi f i c a t i o n   o f   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e s,   I E EE  G e o s c i e n c e   a n d   Re m o t e   S e n si n g   L e t t e rs ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 1 ,   p p .   2 0 7 7 2 0 8 1 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LG R S . 2 0 1 7 . 2 7 5 1 5 5 9 .   [ 2 ]   L.   H e ,   J.   Li ,   A .   P l a z a ,   a n d   Y .   Li ,   D i s c r i mi n a t i v e   l o w - r a n k   g a b o r   f i l t e r i n g   f o r   s p e c t r a l - sp a t i a l   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e   c l a ss i f i c a t i o n ,   I EEE  T r a n s a c t i o n o n   G e o sc i e n c e   a n d   R e m o t e   S e n s i n g ,   v o l .   5 5 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 8 1 1 3 9 5 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TG R S . 2 0 1 6 . 2 6 2 3 7 4 2 .   [ 3 ]   P .   C h e n ,   L.   Ji a o ,   F .   L i u ,   S .   G o u ,   J.  Zh a o ,   a n d   Z .   Z h a o ,   D i me n si o n a l i t y   r e d u c t i o n   o f   h y p e r sp e c t r a l   i m a g e r y   u si n g   s p a r s e   g r a p h   l e a r n i n g ,   I EEE   J o u r n a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c s   i n   A p p l i e d   E a r t h   O b s e rv a t i o n a n d   R e m o t e   S e n s i n g ,   v o l .   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 6 5 1 1 8 1 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TA R S . 2 0 1 6 . 2 6 0 6 5 7 8 .   [ 4 ]   A .   K i a n i s a r k a l e h   a n d   H .   G h a sse mi a n ,   M a r g i n a l   d i s c r i m i n a n t   a n a l y si u si n g   s u p p o r t   v e c t o r f o r   d i me n s i o n a l i t y   r e d u c t i o n   o f   h y p e r s p e c t r a l   d a t a ,   Re m o t e   S e n s i n g   L e t t e rs ,   v o l .   7 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 1 6 0 1 1 6 9 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 2 1 5 0 7 0 4 X . 2 0 1 6 . 1 2 2 2 0 9 9 .   [ 5 ]   F .   P a l sso n ,   J.   R .   S v e i n ss o n ,   M .   O .   U l f a r sso n ,   a n d   J.   A .   B e n e d i k t ss o n ,   M o d e l - b a se d   f u si o n   o f   m u l t i - a n d   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e s   u si n g   P C A   a n d   w a v e l e t s,”   I E EE   T ra n sa c t i o n s   o n   G e o sc i e n c e   a n d   Re m o t e   S e n si n g ,   v o l .   5 3 ,   n o .   5 ,   p p .   2 6 5 2 2 6 6 3 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TG R S . 2 0 1 4 . 2 3 6 3 4 7 7 .   [ 6 ]   S .   S h i n d e   a n d   H .   P a t i d a r ,   H y p e r s p e c t r a l   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n   u s i n g   p r i n c i p l e   c o m p o n e n t   a n a l y s i a n d   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a n e t w o r k ,   J o u rn a l   o f   Am b i e n t   I n t e l l i g e n c e   a n d   H u m a n i ze d   C o m p u t i n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 6 4 9 1 1 6 4 9 7 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 2 6 5 2 - 0 2 2 - 0 3 8 7 6 - z.   [ 7 ]   G .   Li c c i a r d i ,   P .   R .   M a r p u ,   J.  C h a n u sso t ,   a n d   J.  A .   B e n e d i k t ss o n ,   Li n e a r   v e r s u n o n l i n e a r   P C A   f o r   t h e   c l a ss i f i c a t i o n   o f   h y p e r s p e c t r a l   d a t a   b a s e d   o n   t h e   e x t e n d e d   mo r p h o l o g i c a l   p r o f i l e s,   I EE G e o sc i e n c e   a n d   R e m o t e   S e n si n g   L e t t e rs ,   v o l .   9 ,   n o .   3 ,     p p .   4 4 7 4 5 1 ,   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LG R S . 2 0 1 1 . 2 1 7 2 1 8 5 .   [ 8 ]   D .   K .   P a t h a k ,   S .   K .   K a l i t a ,   a n d   D .   K .   B h a t t a c h a r y a ,   H y p e r s p e c t r a l   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n   u s i n g   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e :   a   s p e c t r a l   s p a t i a l   f e a t u r e   b a se d   a p p r o a c h ,   E v o l u t i o n a ry   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 5 ,   n o .   3 ,   p p .   1 8 0 9 1 8 2 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 2 0 6 5 - 021 - 00591 - 0.   [ 9 ]   J.  M .   B i o u c a s - D i a s,  A .   P l a z a ,   G .   C a m p s - V a l l s,  P .   S c h e u n d e r s,  N .   M .   N a sr a b a d i ,   a n d   J .   C h a n u s so t ,   H y p e r sp e c t r a l   r e mo t e   s e n s i n g   d a t a   a n a l y s i a n d   f u t u r e   c h a l l e n g e s,   I EE G e o s c i e n c e   a n d   Re m o t e   S e n si n g   Ma g a zi n e ,   v o l .   1 ,   n o .   2 ,   p p .   6 3 6 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M G R S . 2 0 1 3 . 2 2 4 4 6 7 2 .   [ 1 0 ]   G .   C a m p s - V a l l s,   D .   Tu i a ,   L .   B r u z z o n e ,   a n d   J .   A .   B e n e d i k t sso n ,   A d v a n c e i n   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e   c l a s si f i c a t i o n :   E a r t h   mo n i t o r i n g   w i t h   st a t i s t i c a l   l e a r n i n g   me t h o d s,”   I EE S i g n a l   Pr o c e ssi n g   Ma g a zi n e ,   v o l .   3 1 ,   n o .   1 ,   p p .   4 5 5 4 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M S P . 2 0 1 3 . 2 2 7 9 1 7 9 .   [ 1 1 ]   D .   A .   La n d g r e b e ,   S i g n a l   t h e o ry  m e t h o d i n   m u l t i sp e c t ra l   rem o t e   se n s i n g .   H o b o k e n ,   U S A :   J o h n   W i l e y   S o n s,   I n c . ,   2 0 0 3 ,   d o i 1 0 . 1 0 0 2 / 0 4 7 1 7 2 3 8 0 0 .   [ 1 2 ]   A .   Za r e   a n d   K .   C .   H o ,   En d me m b e r   v a r i a b i l i t y   i n   h y p e r s p e c t r a l   a n a l y s i s:   A d d r e ssi n g   s p e c t r a l   v a r i a b i l i t y   d u r i n g   s p e c t r a l   u n m i x i n g ,   I EEE  S i g n a l   Pro c e ss i n g   Ma g a zi n e ,   v o l .   3 1 ,   n o .   1 ,   p p .   9 5 1 0 4 ,   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M S P . 2 0 1 3 . 2 2 7 9 1 7 7 .   [ 1 3 ]   M .   F a u v e l ,   Y .   Ta r a b a l k a ,   J.  A .   B e n e d i k t sso n ,   J.  C h a n u ss o t ,   a n d   J.  C .   Ti l t o n ,   A d v a n c e i n   sp e c t r a l - s p a t i a l   c l a ssi f i c a t i o n   o f   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e s ,   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE ,   v o l .   1 0 1 ,   n o .   3 ,   p p .   6 5 2 6 7 5 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JP R O C . 2 0 1 2 . 2 1 9 7 5 8 9 .   [ 1 4 ]   G .   H u a n g ,   Z .   Li u ,   L.   V .   D .   M a a t e n ,   a n d   K .   Q .   W e i n b e r g e r ,   D e n sel y   c o n n e c t e d   c o n v o l u t i o n a l   n e t w o r k s,   i n   2 0 1 7   I EE E   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e Vi s i o n   a n d   Pa t t e r n   Re c o g n i t i o n   ( C VP R) ,   2 0 1 7 ,   p p .   2 2 6 1 2 2 6 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C V P R . 2 0 1 7 . 2 4 3 .   [ 1 5 ]   M .   H a m o u d a ,   K .   S .   Et t a b a a ,   a n d   M .   S .   B o u h l e l ,   S mart  f e a t u r e   e x t r a c t i o n   a n d   c l a ssi f i c a t i o n   o f   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e b a s e d   o n   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s,   I ET I m a g e   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 9 9 9 2 0 0 5 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - i p r . 2 0 1 9 . 1 2 8 2 .   [ 1 6 ]   L.   Y a n g   e t   a l . ,   F u si o n N e t :   A   c o n v o l u t i o n t r a n sf o r m e r   f u s i o n   n e t w o r k   f o r   h y p e r sp e c t r a l   i ma g e   c l a ssi f i c a t i o n ,   Re m o t e   S e n s i n g v o l .   1 4 ,   n o .   1 6 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / r s 1 4 1 6 4 0 6 6 .   [ 1 7 ]   B .   L i u ,   K .   G a o ,   A .   Y u ,   L .   D i n g ,   C .   Q i u ,   a n d   J.  Li ,   ES 2 F L:   E n s e m b l e   sel f - s u p e r v i se d   f e a t u r e   l e a r n i n g   f o r   smal l   sam p l e   c l a ss i f i c a t i o n   o f   h y p e r sp e c t r a l   i m a g e s,   Re m o t e   S e n si n g ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / r s1 4 1 7 4 2 3 6 .   [ 1 8 ]   X .   L i u   e t   a l . ,   H - R N e t :   H y b r i d   r e l a t i o n   n e t w o r k   f o r   f e w - s h o t   l e a r n i n g - b a se d   h y p e r sp e c t r a l   i m a g e   c l a ssi f i c a t i o n ,   Re m o t e   S e n s i n g v o l .   1 5 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / r s 1 5 1 0 2 4 9 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       Lea r n in g   h ig h - leve l sp ec tr a l - s p a tia l fe a tu r es fo r   h yp ers p ec tr a l ima g   ( Do u g la s   Omwen g a   N ya b u g a )   1219   [ 1 9 ]   S .   Ji a ,   S .   J i a n g ,   Z .   Li n ,   N .   L i ,   M .   X u ,   a n d   S .   Y u ,   A   s u r v e y :   D e e p   l e a r n i n g   f o r   h y p e r s p e c t r a l   i ma g e   c l a ssi f i c a t i o n   w i t h   f e w   l a b e l e d   samp l e s ,   N e u r o c o m p u t i n g ,   v o l .   4 4 8 ,   p p .   1 7 9 2 0 4 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n e u c o m . 2 0 2 1 . 0 3 . 0 3 5 .   [ 2 0 ]   E.   R .   K o n d a l   a n d   S .   S .   B a r p a n d a ,   H y p e r sp e c t r a l   i m a g e   c l a ssi f i c a t i o n   u s i n g   H y b - 3 D   c o n v o l u t i o n   n e u r a l   n e t w o r k   s p e c t r a l   p a r t i t i o n i n g ,   I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   En g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 ,   p p .   2 9 5 3 0 3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 2 9 . i 1 . p p 2 9 5 - 3 0 3 .   [ 2 1 ]   Z.   W u ,   Y .   G a o ,   L.   L i ,   J.  X u e ,   a n d   Y .   Li ,   S e ma n t i c   s e g me n t a t i o n   o f   h i g h - r e so l u t i o n   r e m o t e   s e n s i n g   i m a g e u si n g   f u l l y   c o n v o l u t i o n a l   n e t w o r k   w i t h   a d a p t i v e   t h r e s h o l d ,   C o n n e c t i o n   S c i e n c e ,   v o l .   3 1 ,   n o .   2 ,   p p .   1 6 9 1 8 4 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 9 5 4 0 0 9 1 . 2 0 1 8 . 1 5 1 0 9 0 2 .   [ 2 2 ]   V .   K .   S h r i v a s t a v a   a n d   M .   K .   P r a d h a n ,   H y p e r sp e c t r a l   r e m o t e   s e n si n g   i mag e   c l a s si f i c a t i o n   u si n g   a c t i v e   l e a r n i n g ,   S t u d i e s   i n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   9 0 7 ,   p p .   1 3 3 1 5 2 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 0 3 0 - 5 0 6 4 1 - 4 _ 8 .   [ 2 3 ]   Y .   G u o ,   J .   Ji ,   D .   S h i ,   Q .   Y e ,   a n d   H .   X i e ,   M u l t i - v i e w   f e a t u r e   l e a r n i n g   f o r   V H R   r e mo t e   se n si n g   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n ,   Mu l t i m e d i a   T o o l a n d   Ap p l i c a t i o n s ,   v o l .   8 0 ,   n o .   1 5 ,   p p .   2 3 0 0 9 2 3 0 2 1 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 0 4 2 - 0 2 0 - 0 8 7 1 3 - z.   [ 2 4 ]   S .   P u n d i r   a n d   J.  A .   A k sh a y ,   EP M :   M e t a - l e a r n i n g   m e t h o d   f o r   r e mo t e   se n si n g   i m a g e   c l a ss i f i c a t i o n ,   i n   M a c h i n e   I n t e l l i g e n c e   a n d   S m a r t   S y s t e m s ,   S i n g a p o r e :   S p r i n g e r ,   2 0 2 2 ,   p p .   3 2 9 3 3 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 16 - 9 6 5 0 - 3 _ 2 5 .   [ 2 5 ]   W .   M a   e t   a l . ,   A   n o v e l   a d a p t i v e   h y b r i d   f u si o n   n e t w o r k   f o r   mu l t i r e s o l u t i o n   r e mo t e   se n si n g   i ma g e s   c l a s si f i c a t i o n ,   I EE E   T ra n s a c t i o n o n   G e o sc i e n c e   a n d   R e m o t e   S e n si n g ,   v o l .   6 0 ,   p p .   1 1 7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TG R S . 2 0 2 1 . 3 0 6 2 1 4 2 .   [ 2 6 ]   N .   S a t h y a n a r a y a n a   a n d   S .   S i n g h ,   H y b r i d   a d a p t i v e   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   r e mo t e   se n si n g   i ma g e   c l a s si f i c a t i o n ,   I AES   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   1 3 ,   n o .   2 ,   p p .   2 2 9 1 2 3 0 0 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j a i . v 1 3 . i 2 . p p 2 2 9 1 - 2 3 0 0 .   [ 2 7 ]   S .   Li u ,   S .   M i a o ,   J .   S u ,   B .   L i ,   W .   H u ,   a n d   Y .   D .   Z h a n g ,   U M A G - N e t :   A   n e w   u n s u p e r v i s e d   m u l t i a t t e n t i o n - g u i d e d   n e t w o r k   f o r   h y p e r s p e c t r a l   a n d   mu l t i s p e c t r a l   i m a g e   f u si o n ,   I EE J o u rn a l   o f   S e l e c t e d   T o p i c i n   A p p l i e d   E a rt h   O b s e rv a t i o n a n d   R e m o t e   S e n si n g ,   v o l .   1 4 ,   p p .   7 3 7 3 7 3 8 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JS TA R S . 2 0 2 1 . 3 0 9 7 1 7 8 .   [ 2 8 ]   M .   G r a ñ a ,   M .   A .   V e g a n z o n s ,   a n d   B .   A y e r d i ,   H y p e r s p e c t r a l   r e m o t e   s e n s i n g   s c e n e s ,   G r o u p   D e   I n t e l i g e n c i s a   C o m p u t a c i o n a l .   2 0 1 1 .   A c c e s s e d :   J a n .   0 6 ,   2 0 2 0 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p : / / w w w . e h u . e u s / c c w i n t c o / i n d e x . p h p ? t i t l e = H y p e r s p e c t r a l _ R e m o t e _ S e n s i n g _ S c e n e s   [ 2 9 ]   K .   M a k a n t a si s ,   K .   K a r a n t z a l o s,   A .   D o u l a m i s,   a n d   N .   D o u l a mi s ,   D e e p   s u p e r v i se d   l e a r n i n g   f o r   h y p e r sp e c t r a l   d a t a   c l a ss i f i c a t i o n   t h r o u g h   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k s,”   i n   2 0 1 5   I EE I n t e r n a t i o n a l   G e o sc i e n c e   a n d   R e m o t e   S e n s i n g   S y m p o si u m   ( I G AR S S ) 2 0 1 5 ,   p p .   4 9 5 9 4 9 6 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I G A R S S . 2 0 1 5 . 7 3 2 6 9 4 5 .   [ 3 0 ]   M .   H e ,   B .   Li ,   a n d   H .   C h e n ,   M u l t i - s c a l e   3 D   d e e p   c o n v o l u t i o n a l   n e u r a l   n e t w o r k   f o r   h y p e r sp e c t r a l   i m a g e   c l a ssi f i c a t i o n ,   i n   2 0 1 7   I EEE  I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I m a g e   Pr o c e ssi n g   ( I C I P) ,   2 0 1 7 ,   p p .   3 9 0 4 3 9 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I P . 2 0 1 7 . 8 2 9 7 0 1 4 .   [ 3 1 ]   F .   F e n g ,   S .   W a n g ,   C .   W a n g ,   a n d   J.  Z h a n g ,   Le a r n i n g   d e e p   h i e r a r c h i c a l   s p a t i a l s p e c t r a l   f e a t u r e f o r   h y p e r sp e c t r a l   i ma g e   c l a ss i f i c a t i o n   b a se d   o n   r e s i d u a l   3 D - 2 D   C N N ,   S e n s o rs ,   v o l .   1 9 ,   n o .   2 3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 1 9 2 3 5 2 7 6 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Dr .   Do u g l a O m we n g a   Ny a b u g a           is  a   lec tu re r,   p o stg ra d u a te  a n d   u n d e rg ra d u a te   lec tu re in   th e   u n i v e rsity   lev e l.   He   h o l d a   P h . D .   in   e n terp r ise   in fo rm a ti o n   s y ste m a n d   e n g in e e rin g   fr o m   Do n g h u a   Un i v e rsity ,   C h i n a ,   M a ste rs  in   Co m p u ter  S c ie n c e   fro m   P e riy a r   Un iv e rsity ,   I n d ia.   P u b li s h e d   m o re   th a n   1 5   a c a d e m ic  p a p e rs  in   a c a d e m ic  jo u rn a ls  a n d   c o n fe re n c e s.  He   h a s b e e n   i n c lu d e d   i n   m a n y   p a p e rs  b y   S CI  a n d   EI.   His  m a in   re se a rc h   d irec ti o n s   a re h u m a n - c o m p u ter  in tera c ti o n   (m a in ly   e d u c a ti o n   sy ste m s),  ima g e   p ro c e ss in g ,   re m o t e   se n sin g ,   p a tt e r n   re c o g n it io n ,   a n d   m a c h in e   lea rn i n g .   He   is  a   d i stin g u ish e d   re v iew e a t   IET   Im a g e   P ro c e ss in g   Jo u rn a l ,   IAES   In tern a ti o n a Jo u rn a o Artifi c ial   In telli g e n c e   (IJ - AI),  a n d   a   p ro g ra m m e   c o m m it tee   m e m b e fo th e   in ter n a ti o n a c o n fe re n c e   o n   a rti ficia n e u ra n e tw o r k s.   His  re se a rc h   in tere st  fo c u se o n   u ti li z i n g   c o m p u ti n g   a n d   re m o te   se n sin g   tec h n i q u e t o   s o lv e   p ro b lem re late d   to   n a tu ra r e so u rc e   m a n a g e m e n t,   e c o lo g y ,   n a tu ra d isa ste m a p p i n g ,   v e g e tatio n   p ro p e rty   e x trac ti o n ,   a n d   u rb a n   re m o te  se n sin g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il d n y a b u g a @m k u rwa n d a . a c . rw.         G o d fr e y   Ny a r ik i           re c e iv e d   t h e   M . S c .   c o m p u ter   sc ien c e   d e g re e   f ro m   th e   Ala g a p p a   Un iv e risty ,   Ka ra ik u d i,   I n d ia,  wit h   th e   d isse rtatio n   In c e n ti v ize d   p e e -   a ss isted   stre a m in g   fo r   o n   d e m a n d   se rv ice s” .   He   is   a   lec tu r e o c o m p u ter   sc ien c e   in   th e   De p a rtme n o f   In f o rm a ti o n   Tec h n o l o g y ,   M o u n Ki g a li   Un iv e risty ,   Ki g a li ,   Rwa n d a   sin c e   2 0 1 7 .   His  re se a rc h   in tere sts  a re   in   h u m a n - c o m p u ter  i n tera c ti o n ,   c o m p u ter  s y ste m &   n e two r k s,   n e u ra n e two r k s,  p a tt e rn   re c o g n it i o n ,   a n d   ima g e   p r o c e ss in g .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il g n y a rik i@m k u . a c . k e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.