Hyperspectral image (HSI) crop analysis is essential for precision agriculture because it captures rich spectral and spatial information for accurate crop monitoring and assessment. However, HSI classification remains challenging due to high spectral dimensionality, spatial complexity, class imbalance, and limited labeled samples. To address these challenges, this paper proposes a BiSpectral Mamba-based framework that combines multi-scale convolutional feature extraction, spectral attention, bidirectional state-space modeling, and quantum-inspired learning. A multi-scale CNN backbone first extracts hierarchical spatial-spectral representations through feature fusion across multiple resolutions. A spectral attention mechanism then emphasizes informative bands while suppressing redundant and noisy channels. The refined features are processed by a BiSpectral Mamba module that captures long-range dependencies in both forward and backward directions by modeling hyperspectral feature maps as sequential tokens. In addition, class-weighted optimization and feature fusion strategies are incorporated to improve training stability and mitigate class imbalance. Experimental evaluation on the UAVHSI-Crop dataset demonstrates the effectiveness of the proposed framework, achieving an overall accuracy of 84.83%. The results show that integrating convolutional, attention-based, and state-space modeling components enables robust spatial-spectral feature learning for crop classification. The proposed framework also shows potential for broader agricultural and remote sensing applications, including crop disease detection, yield prediction, and soil moisture estimation, while highlighting the effectiveness of structured state-space and quantum-inspired architectures for hyperspectral image analysis.


翻译:高光谱图像作物分析对精准农业至关重要,因其可捕获丰富的光谱与空间信息以实现精确的作物监测与评估。然而,高光谱图像分类仍面临光谱维度高、空间复杂度大、类别不均衡及标注样本有限等挑战。针对这些问题,本文提出一种基于BiSpectral Mamba的框架,融合多尺度卷积特征提取、光谱注意力机制、双向状态空间建模及量子启发学习。该框架首先通过多尺度CNN骨干网络,利用跨分辨率特征融合提取层次化的空间-光谱表征;继而采用光谱注意力机制增强有效波段、抑制冗余噪声通道;精炼特征送入BiSpectral Mamba模块,通过将高光谱特征图建模为序列令牌,在正反双向捕获长程依赖关系。此外,引入类别加权优化与特征融合策略提升训练稳定性并缓解类别不均衡。在UAVHSI-Crop数据集上的实验验证了该框架的有效性,总体分类精度达84.83%。结果表明,融合卷积、注意力与状态空间建模组件可实现对作物分类的鲁棒空间-光谱特征学习。该框架在作物病害检测、产量预测及土壤湿度估算等更广泛的农业与遥感应用中亦展现出潜力,同时凸显了结构化状态空间与量子启发架构在高光谱图像分析中的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

《图Mamba》最新综述,探索图学习中的状态空间模型
专知会员服务
31+阅读 · 2024年12月26日
基于图神经网络的高光谱图像分类研究进展
专知会员服务
31+阅读 · 2023年10月8日
「多模态遥感图像匹配方法」最新研究综述
专知会员服务
33+阅读 · 2023年4月7日
【博士论文】多视光场光线空间几何模型研究
专知会员服务
24+阅读 · 2021年12月6日
专家报告|深度学习+图像多模态融合
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年10月23日
关于CNN图像分类的一份综合设计指南
云栖社区
11+阅读 · 2018年5月15日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
专知会员服务
0+阅读 · 今天2:42
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
2+阅读 · 今天1:46
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
相关资讯
专家报告|深度学习+图像多模态融合
中国图象图形学报
12+阅读 · 2019年10月23日
关于CNN图像分类的一份综合设计指南
云栖社区
11+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员