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基于NMF-RI的Matlab代码:用于图像盲分离及多光谱流与细胞计数数据的光谱解析

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简介:
本研究开发了一种基于NMF-RI算法的Matlab工具,专门用于图像盲源分离和解析复杂生物医学数据中的多光谱信息,以实现精确的细胞计数。 图像盲分离matlab代码NMF-RI:高度混合的多光谱流和图像细胞计数数据的盲光谱分离。 此存储库包含以下官方MATLAB实现: NMF-RI:在高混杂度下从多光谱流动与图像细胞计数数据中进行无监督盲源荧光发射分离。 该方法由Daniel Jiménez-Sánchez、Mikel Ariz(同等贡献)、José Mário Morgado、Iván Cortés-Domínguez和Carlos Ortiz-de-Solórzano提出。 动机:多重免疫染色与多光谱细胞计数技术的进步,使得同时在液体及固体样本中可视化前所未有的生物标志物成为可能。然而,在这些复杂的环境中准确分离荧光发射是一个极具挑战性的任务,并通常需要通过控制样品中的单一荧光染料来进行表征。随着使用的荧光染料数量增加,相关的时间成本与试剂消耗变得极其高昂。 在此背景下,我们提出了一种全新的无监督盲源分离方法,能够在无需对照样本的情况下从高度混合的光谱数据中有效分离出不同荧光发射信号。这一创新基于非负矩阵分解技术,并引入了几个关键改进:理论光谱初始化、自动选择“稀疏”部分进行优化以及多层重新初始化策略的应用。 结果展示:我们的算法通过合成数据集进行了详尽验证。

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  • NMF-RIMatlab
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    本研究开发了一种基于NMF-RI算法的Matlab工具,专门用于图像盲源分离和解析复杂生物医学数据中的多光谱信息,以实现精确的细胞计数。 图像盲分离matlab代码NMF-RI:高度混合的多光谱流和图像细胞计数数据的盲光谱分离。 此存储库包含以下官方MATLAB实现: NMF-RI:在高混杂度下从多光谱流动与图像细胞计数数据中进行无监督盲源荧光发射分离。 该方法由Daniel Jiménez-Sánchez、Mikel Ariz(同等贡献)、José Mário Morgado、Iván Cortés-Domínguez和Carlos Ortiz-de-Solórzano提出。 动机:多重免疫染色与多光谱细胞计数技术的进步,使得同时在液体及固体样本中可视化前所未有的生物标志物成为可能。然而,在这些复杂的环境中准确分离荧光发射是一个极具挑战性的任务,并通常需要通过控制样品中的单一荧光染料来进行表征。随着使用的荧光染料数量增加,相关的时间成本与试剂消耗变得极其高昂。 在此背景下,我们提出了一种全新的无监督盲源分离方法,能够在无需对照样本的情况下从高度混合的光谱数据中有效分离出不同荧光发射信号。这一创新基于非负矩阵分解技术,并引入了几个关键改进:理论光谱初始化、自动选择“稀疏”部分进行优化以及多层重新初始化策略的应用。 结果展示:我们的算法通过合成数据集进行了详尽验证。
  • NMFMATLAB-Blind_Unmixing_NMF_RI:高混合MATLAB...
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    这段MATLAB代码实现了基于非负矩阵分解(NMF)的盲解混算法,专门针对高复杂度的多光谱流式数据及图像进行高效的光谱解析与细胞自动计数。 动机:多重免疫染色与多光谱细胞术的最新进展为同时可视化液体及固体样品中的众多生物标记提供了可能。然而,正确地分解荧光线发射是一项具有挑战性的任务,并通常需要通过对照样本中各个荧光染料的表征来进行。 随着用于分析的荧光染料数量增加,实验所需的时间和试剂成本也随之上升。因此,在此我们提出了一种完全无监督的方法来实现盲谱解混,以分离高度混合的数据集中的荧光线发射,并且无需依赖对照样本进行操作。 为达成这一目标,我们在现有的非负矩阵分解方法基础上进行了扩展并引入了几个关键改进:基于理论光谱图的初始化、自动选择“稀疏”数据以及使用多层优化器来重新初始化。我们的算法已通过合成数据进行了详尽测试,并在不同水平上验证其有效性。
  • Shred: 从RGB估算高Matlab
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    Shred是一款基于Matlab开发的工具,旨在通过RGB多光谱图像高效生成高质量的高光谱数据。适用于科研与遥感领域。 RGB/多光谱的高光谱估计过程是由B. Arad和O. Ben-Shahar在论文“Sparse Recovery of Hyperspectral Signal from Natural RGB Images”中描述,并通过MATLAB实现的。有关更多详细信息,可以在本·古里安大学找到。如果您在工作中使用此代码,请引用该文献:Arad, B., & Ben-Shahar, O. (2016). Sparse Recovery of Hyperspectral Signal from Natural RGB Images. In European Conference on Computer Vision (ECCV) proceedings.
  • 约束NMF非线性高
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    本研究提出了一种基于约束多核非负矩阵分解(NMF)的方法,专门用于处理非线性高光谱数据的复杂结构,有效提取其内在特征和模式。 高光谱解混是遥感领域的一项重要研究方向,其核心目标在于将混合像素从遥感图像数据中分解为一系列基础的端元(即组成物质的基本光谱)及其相应的丰度值。本段落提出了一种基于约束多核非负矩阵分解(Constrained Multiple Kernel Nonnegative Matrix Factorization, CMKNMF)的新算法来处理这一问题,该方法结合了多核学习与核非负矩阵分解,并引入端元最小距离和丰度平滑的额外限制条件以解决传统非负矩阵分解中的固有唯一性挑战。通过合成及真实高光谱数据集上的实验验证,CMKNMF在Spectral Angle Distance (SAD) 和丰度分数等关键指标上优于现有的解混算法。 几个基本概念如下: 1. 高光谱图像(Hyperspectral Imagery):这类遥感成像技术能够提供连续且狭窄的波段数据,相比普通多光谱影像提供了更为丰富的光谱信息。 2. 光谱解混(Spectral Unmixing):这一过程旨在将高光谱图中的混合像素解析为端元组成及其对应的丰度值。其中,端元代表构成混合体的基本地表物质的光谱特征;而丰度则表示每种成分在该像素内的比例。 3. 非线性光谱混合(Nonlinear Spectral Mixing):当不同材料以微观尺度紧密交织或场景中存在多层次覆盖时,会发生非线性的相互作用。这种情况下,简单的线性模型无法准确描述其复杂的交互影响。 4. 非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization, NMF):这是一种将非负矩阵拆解为两个或多个同样具有非负元素的子矩阵乘积的技术,在光谱解析中被用来提取端元和丰度信息。 5. 多核学习(Multiple Kernel Learning, MKL):该方法允许通过组合多种基本内核函数来构建更复杂的模型。在CMKNMF算法框架下,多核选择旨在优化选取最适合作为输入的内核函数以提高解混精度。 本段落提出的CMKNMF算法利用了上述技术,并且首次将非负矩阵分解和多核学习相结合,解决了传统方法中遇到的问题。实验结果表明,在处理具有强相关性的端元以及复杂的非线性混合情况时,该模型能够更为精确地提取出所需的光谱信息并计算相应的丰度值。 通过使用合成及实际的高光谱数据集进行测试后发现,CMKNMF算法在解混精度上超越了传统的线性和非线性方法。特别是在SAD和丰度分数等重要指标上的表现尤为突出,展示了其潜在的应用价值。本段落的研究不仅为未来复杂环境下的遥感图像分析提供了理论基础和技术支持,并且可能应用于包括环境保护、城市规划及农业产量估算等多个领域中,从而增强决策过程中的数据准确性与可靠性。 该研究提出了一种结合多核学习和非负矩阵分解的新型高光谱解混算法,并通过实验验证了其有效性。这一成果对于促进复杂环境下的遥感数据分析具有重要的理论价值和技术意义。随着高光谱技术的发展,CMKNMF方法有望在多个应用领域中发挥重要作用,从而为科学决策提供更精确的数据支持。
  • 【项目MATLAB工具包,适研究者.rar
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    本资源提供一个基于MATLAB开发的高光谱图像数据处理工具包,专为科研人员设计,涵盖图像预处理、特征提取及分类分析等功能。 【项目代码】利用MATLAB对高光谱图像数据进行分析的程序非常全面,对于从事高光谱研究的人来说十分有用。该项目文件名为:high_spectral_image_analysis_code.rar。
  • Matlab预处理_处理_拉曼预处理
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    这段内容包含了一系列针对光谱数据分析和处理的MATLAB代码,特别适用于拉曼光散射实验中获取的数据。代码旨在优化原始信号的质量以提高后续分析精度,为个人研究使用而编写。 光谱数据预处理可以非常全面地进行,所有需要的步骤都可以自己完成。
  • Matlab-SpectralSuperResolution: 辨率
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    SpectralSuperResolution是一款用于执行高光谱图像分解的Matlab工具。它通过先进的算法提供高效的光谱超分辨率处理,增强图像细节和质量。 该存储库包含了用于高光谱数据的光谱超分辨率设计的MATLAB代码与脚本。所提出的方法通过运用稀疏表示(SR)学习框架,从低分辨率形式中合成出具有高光谱分辨率的三维数据立方体。基于SR框架,各种低和高光谱分辨率的数据立方体可以被表达为来自已学过的过完备字典元素的稀疏线性组合。 所提出的方案性能通过使用EO-1 NASA Hyperion卫星获取的夏威夷岛2015年8月30日的高光谱场景进行评估。该场景覆盖了可见光和近红外范围内的67个波段,从436.9到833.83纳米。 对于字典训练阶段,我们设计了一种基于ADMM稀疏耦合字典学习方案来建模高光谱分辨率与低光谱分辨率的特征空间。通过使用10万个训练数据对(包括高低两种分辨率的数据立方体),我们构建了包含512个代表元素的词典。
  • 【项目MATLAB,适研究者.rar
    优质
    本资源提供基于MATLAB的高光谱图像数据处理与分析工具包,涵盖预处理、特征提取及分类等模块,专为科研人员设计,助力高效开展高光谱影像相关研究。 利用MATLAB对高光谱图像数据进行分析的项目代码非常全面,对于从事高光谱研究的人来说很有帮助。该项目包含在名为“【项目代码】利用MATLAB对高高光谱图像数据进行分析.rar”的文件中。
  • PCA-LDA降维处理——以高为例(MATLAB实现)
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    本研究利用PCA和LDA结合的方法对高光谱图像进行数据降维分析,并在MATLAB平台上实现了算法的设计与优化,有效提升了数据处理效率。 光谱数据降维处理结合了主成分分析和LDA方法,可以直接运行。
  • 在线MATLAB-Online-Unmixing-PLMM:变异性时段高处理
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    本项目提供了一套用于多时段高光谱图像在线解混的MATLAB代码,采用具有光谱变异性的PLMM模型,旨在提升高光谱数据分析效率和精度。 高光谱图像分离的MATLAB代码描述了处理多时相高光谱图像在线解混的方法,并考虑到了光谱可变性的影响。相关方法由P.-A.Thouvenin、N.Dobigeon和J.-Y.Tourneret在《IEEE Transactions on Image Processing》期刊上发表,卷25,第9期,页码3979-3990,出版日期为2016年9月。 实验说明:为了运行文章中报告的真实数据上的代表性实验,请配置并执行main.m脚本。依赖关系:当前代码包含了由相关作者开发的MATLAB函数,并参考了以下文献中的描述: [1] J.M.Nascimento和J.M.Bioucas-Dias,顶点分量分析:一种分离高光谱数据的快速算法, IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 卷43, 第4期,页码898-910,2005年4月。 [2] J.M.Bioucas-Dias和M.A.T.Figueiredo,“约束稀疏回归”,未提供具体文献信息。