耦合GF-2遥感影像与街景影像的广州市城中村识别

及时准确地获取城中村的空间分布及其环境质量信息对于优化城市空间、改善人居环境具有重要意义。本文以广州市越秀区为例,提出了耦合GF-2高分遥感影像和百度街景影像的城中村识别方法。首先,从街景影像中提取越秀区的街道空间品质特征;其次,在对高分遥感影像预处理并进行多尺度分割的基础上计算光谱、形状、纹理、场景特征和建筑结构5类共计23个特征;最后,融合两种影像的特征用于构建随机森林分类器进行城中村识别。结果表明,基于高分影像和基于街景影像的城中村识别整体精度分别为94.5%和85.7%,Kappa系数分别为0.58和0.31,而两者融合后的分类精度和Kappa系数为96.1%和0.67;其中基于街景影像获取的度量街道空间品质的5个指标贡献了31.6%的特征重要性。鸟瞰视野高分影像和人本视角街景影像提供的信息综合互补,构建了更有区分度的特征空间,减少了城中村的错分现象。本文证实了高分影像和街景影像在特征尺度的融合提升了城中村识别精度。街景影像中的信息可以融入到高分遥感影像等数据源中,辅助进行城中村等非正规居住空间的识别。     

结合自注意力机制的多特征融合点云语义分割网络

由于三维激光点云的无序性、稀疏性、非结构性以及光谱纹理信息缺乏，使得点云的语义信息提取十分困难，而可以直接对原始非结构化点云进行语义分割的PointNet++网络无法考虑点云的空间相关性。针对这个问题，本文提出了一种结合自注意力机制的多特征融合点云语义分割网络，使用PointNet++和非局部信息统计注意力模块分别提取点云的多尺度特征和空间相关性特征，并融合两种特征以进行最终的点云分割。通过在ISPRS 3D语义分割数据集上进行对比实验，证明本文通过自注意力机制提取的空间相关性特征优于人工设计的特征，可以明显提高点云语义分割的精度，本文方法较PointNet++总体精度提升了4.5%。     

多特征融入的自适应遥感影像多尺度分割

针对现有遥感影像分割未充分利用丰富的地物属性信息,且分割模型采用全局固定参数未考虑特征维度空间的局部统计特性的局限,提出了一种多特征融入的自适应遥感影像多尺度分割方法.实验表明,本方法能有效利用基元的多维特征和特征维度空间局部统计信息,得到更合理的影像分割结果.     

高分辨率遥感影像场景的多尺度神经网络分类法

高分辨率遥感影像场景分类是实现复杂场景快速自动识别的基础,在军事、救灾等领域有十分重要的意义。为了在有限的遥感数据集上获得高识别精度,本文提出了一种基于联合多尺度卷积神经网络模型的高分辨率遥感影像场景分类方法。不同于传统的卷积神经网络模型,JMCNN建立了一个具有3个不同尺度通道的端对端多尺度联合卷积网络模型,包括多通道特征提取器、多尺度特征联合和Softmax分类3个部分。首先,多通道特征提取器提取图像中、高层多尺度特征;然后,多尺度特征联合对多个通道的中、高层多尺度特征进行多次融合以增强特征表达;最后,Softmax对高层特征进行分类。本文在UC Merced和SIRI遥感数据集进行测试,试验表明JMCNN模型在特征表达和计算速度方面均有显著提高,在小样本数据量下分别达到89.3%和88.3%的识别精度。     

多尺度特征增强的遥感图像舰船目标检测

针对背景复杂的遥感图像中,舰船方向任意、密集排列造成的漏检问题,基于旋转区域检测网络,提出多尺度特征增强的遥感图像舰船目标检测算法。在特征提取阶段,利用密集连接感受野模块改进特征金字塔网络,选用不同空洞率的卷积获取多尺度感受野特征,增强高层语义信息的表达;为了抑制噪声并突出目标特征,在特征提取后设计基于注意力机制的特征融合结构,根据各层在空间上的权重值融合所有层,得到兼顾语义信息和位置信息的特征层,再对该层特征进行注意力增强,将增强后的特征融入原金字塔特征层;在分类和回归损失基础上,增加注意力损失,优化注意力网络,给予目标位置更多关注。在DOTA遥感数据集上的实验结果表明,该算法平均检测精度可以达到71.61%,优于最新的遥感图像舰船目标检测算法,有效地解决了目标漏检问题。     

注意力引导特征融合与联合学习的遥感影像场景分类

为充分利用遥感影像的多尺度特征，解决遥感影像尺度差异、类间相似和类内差异等现象给高精度场景分类造成的困难，本文提出了一种注意力引导特征融合和联合学习的遥感影像场景分类方法。首先，利用深层卷积神经网络提取影像不同层次的特征图；然后，利用设计的残差注意力机制增强不同层次特征图的语义信息、抑制冗余噪声信息；最后，使用全局均值池化获取不同层次特征图的全局信息以构建特征向量，并将不同层次的特征向量融合，3个不同层次的特征向量及融合后的特征向量分别采用独立的全连接层进行分类。利用联合损失训练网络参数，采取多分类器决策级融合的方式提高预测的稳健性。在UC Merced、AID和NWPU-RESISC45数据集上的试验结果表明，本文方法显著改善了对相似场景及类内差异显著场景的辨识能力，与使用多尺度特征的同类型场景分类方法相比，总体分类精度分别提高0.84%、4.04%和4.43%。     

基于注意力密集连接金字塔网络的新增建设用地变化检测

城市新增建设用地变化迅速频繁、场景复杂等因素导致变化检测结果出现欠分割或过分割等问题,基于此本文提出了一种融合注意力机制的密集连接金字塔网络用于城市新增建设用地变化检测。在编码阶段运用卷积注意力模型提升对变化信息的关注度,突出重要特征;采用密集连接空洞卷积空间金字塔池化模块实现多尺度特征的提取与融合,提高特征的利用率与传播效率;在解码阶段通过对提取的特征图进行上采样还原图像的空间尺度特征。试验结果表明,该方法有效改善了欠分割与过分割问题,变化检测效果更好。     

基于特征注意力金字塔的遥感图像目标检测方法

遥感图像场景复杂、目标大小不一、分布不均衡等特点增加了目标检测的难度，而适于检测不同尺度目标的特征金字塔融合不同深度的特征图时，没有考虑特征图各自的重要性，没有强调目标区域的特征，为此本文提出基于特征注意力金字塔的遥感图像目标检测方法 FAPNet(Feature Attention Pyramid Network)。首先，使用通道拼接方式融合不同深度的特征图，给用于检测的特征图提供不同大小感受野的特征，并基于通道注意力对融合的特征图在通道维度重标定，根据特征图所负责检测目标的尺度自适应地调整不同大小感受野特征的权重，强化感受野大小与待检测目标尺度匹配度较高的特征，弱化匹配度较低的特征。其次，使用叠加的扩张空间金字塔池化结构，结合弱监督分割网络建模位置注意力，强化目标区域特征，弱化背景区域特征，进一步提升目标检测方法的性能。实验结果表明，相较于RetinaNet，针对汽车目标，所提方法在UCAS-AOD数据集和RSOD数据集上检测精度AP分别提升了3.41%和2.26%，针对多类目标所提方法在各目标上取得了较优的AP结果，且mAP结果优于其他比较方法。     

高分辨率遥感影像建筑物提取的注意力胶囊网络算法

高分辨率遥感影像建筑物自动提取在防灾减灾、灾害估损、城市规划和地形图制作等方面具有重要意义。但是,目前常用的传统卷积神经网络模型存在异变性强而同变性弱缺陷。针对该问题,本文提出一种基于通道和空间双注意力胶囊编码—解码网络DA-CapsNet（dual-attention capsule encoder-decoder network）的建筑物提取通用模型。该模型通过胶囊卷积和空间—通道双注意力模块增强高分辨率遥感影像中建筑物高阶特征表达能力,实现建筑物遮挡部分以及对非建筑不透水层的准确提取与区分。模型首先利用胶囊编码—解码结构提取并融合多尺度建筑物胶囊特征,获得高质量建筑物特征表达。之后,设计通道和空间注意力特征模块进一步增强建筑物上下文语义信息,提高模型性能。本文选取3种高分辨率建筑物数据集进行试验,最终的平均精度、召回率和F1-score分别为92.15%、92.07%和92.18%。结果表明,本文提出的DA-CapsNet能有效克服高分辨率遥感影像中的空间异质性、同物异谱、异物同谱以及阴影遮挡等影响,实现复杂环境下的高精度建筑物自动提取。     

深度融合网结合条件随机场的遥感图像语义分割

为了充分利用遥感图像中丰富的细节信息和上下文信息,提高图像语义分割精度,提出一种深度融合网结合条件随机场模型的遥感图像语义分割方法。方法在全卷积神经网络框架中增加反卷积融合结构,搭建深度融合DFN (Deep Fusion Networks)网络,通过深层网络自动获取多尺度特征,避免人工设计和选择特征,提高模型的泛化能力;同时借助反卷积融合结构,利用多尺度信息,将浅层细节信息和深层语义信息相融合,提高模型的处理精度。由全连接条件随机场引入空间上下文信息,更好地定位边界,得到最终的语义分割结果。在遥感图像数据集上的实验结果显示:(1)随着不同尺度细节信息的融入,结果的边缘轮廓越精确、接近标签图像;(2)增加了空间上下文信息后,语义分割结果边缘更细化、准确,精度更高。实验表明,该方法可以有效提高遥感图像语义分割的精度,改善结果的过平滑现象。     

新型语义分割D-UNet的建筑物提取

高分辨率遥感图像语义分割在航空图像分析领域中具有重要的理论价值和应用价值。但由于高分辨率遥感图像中建筑物语义的丰富性和图像背景的复杂性,以往的分割方法往往容易产生边缘模糊、细节信息丢失和分辨率低等缺点。为了解决高分辨率卫星图像语义分割边界模糊和信息丢失的问题,本文提出一种端到端的卷积神经网络Dilated-UNet (D-UNet)。首先,通过改进U-Net网络结构,采用Dilation技术拓展四通道的多尺度空洞卷积模块,每个通道采用不同的卷积扩张率来识别多尺度语义信息,从而提取更丰富的细节信息。其次,设计了一种交叉熵和Dice系数的联合损失函数,更好的训练模型以达到预期分割效果。最后,在Inria航空图像数据集上进行综合评估与检验。实验结果表明,本文提出的遥感图像分割方法能够有效地从高分辨率遥感图像中进行像素级城市建筑物的分割,与其他方法相比,分割精度更高,具有较高的实际应用价值。     

融合多特征深度学习的地面激光点云语义分割

针对当前点云语义分割研究对地面站激光点云特征利用不足、正确率较低的问题,该文提出了一种基于多尺度球形邻域特征的深度神经网络算法。该算法基于多尺度球形邻域计算的地面激光点云的粗糙度、高斯曲率,以及全方差、线性度等基于协方差的多种特征,结合XYZ坐标、RGB颜色、激光反射强度组成47维特征向量作为神经网络的输入,经过多组参数组合实验优化神经网络结构,最后通过softmax分类器输出每个点的类别。利用Semantic-3D测试集验证所提的深度神经网络模型,取得了较好的分类精度,总体正确率和平均交并比分别达到了86.6%和55.0%。实验结果表明,所提算法充分利用了地面站激光点云的特征,可有效提升语义分割的正确率。     

结合高效通道注意力的轻量级遥感影像目标检测方法

针对常规遥感影像目标检测模型难以在机载、星载等低算力场景下部署的问题,本文提出一种轻量级遥感影像目标检测模型。模型通过Ghost特征提取模块与高效通道注意力机制组成轻量级骨干网络来进行特征提取与筛选,然后将获取到的特征图送入融合金字塔中生成3张语义特征更为丰富的特征图参与多尺度目标检测。在多源混合数据集上的测试结果表明,本文模型对各类别目标的检测精度均优于其余对比模型,对不同场景下的目标具有良好的泛化能力。训练后模型占用内存小,推理参数量低,在低算力的测试场景下也能够进行实时检测,适合部署于算力较低的边缘计算场景。     

改进U-Net的遥感图像语义分割方法

利用深度神经网络进行遥感影像语义分割是遥感智能解译的一个重要内容，在城市规划、灾害评估及农业生产等领域具有十分重要的作用。高分辨率遥感影像具有背景复杂、尺度多样及形状不规则等特点，使用自然场景语义分割方法处理遥感图像往往存在分割精度低的问题。针对上述情况，本文在U-Net模型基础上，提出了一种多尺度跳跃连接方法来融合不同层次的语义特征，获取准确的分割边界与位置信息；引入注意力机制和金字塔池化解决复杂背景下的精细分割问题。为了验证本文方法的有效性，在WHDLD和LandCover.ai数据集上进行试验，并与主流语义分割方法进行对比。试验结果表明，本文方法的mIoU分别达到74.28%和82.04%,F₁均值达到84.47%和89.76%,均优于其他对比方法；相比于U-Net的分割结果，IoU在建筑物、道路等占比较少的类别上提升明显，且优于其他对比方法。     

多尺度特征融合的建筑物及损毁语义分割

遥感影像分割作为影像信息提取过程中的关键步骤,近年来基于深度学习的影像语义分割模型已经成为影像分割的主要研究导向。文中提出一种基于深度学习的多尺度特征融合语义分割网络,用来分割遥感影像中建筑物和损毁建筑物,该网络充分利用不同尺度特征图的信息,获得更精确的分割边缘。同时探究了不同样本数量和不同网络深度对于训练得到模型分割性能的影响,对深度学习网络应用于遥感影像参数选择提供了一定经验指导。     

注意力密集卷积网络遥感影像多目标检测

针对遥感影像目标检测中背景复杂、正负样本严重不均衡问题,提出一种基于注意力与密集连接的遥感影像目标检测模型。在特征提取层使用卷积注意力模块分别沿通道、空间域聚合特征图正样本特征,同时通过密集连接加强层间交流;利用上下层特征融合与连续上采样构建3个尺度的特征增强金字塔。实验结果表明,本文模型对不同复杂程度场景下的各类别目标均能够实现稳定检出,且精度优于现有主流目标检测模型,具有良好的泛化能力与实时性。     

地震滑坡高分辨率遥感影像识别

区域性地震滑坡信息获取目前主要通过遥感目视解译和计算机提取,存在主观性强、耗时费力、提取精度低等问题,导致难以满足灾后应急调查、灾情评估等方面的应用需求。采用资源三号、高分一号高分辨率遥感影像,以汶川震区为实验区,在地震滑坡灾害特征分析的基础上,通过多尺度最优分割方法构建多层次滑坡对象,融合光谱、纹理、几何等影像特征和地形特征信息建立多维滑坡识别规则集合,基于高分辨率影像认知模式与场景理解过程提出滑坡分层识别模型,从而实现地震滑坡空间分布及其滑源区、滑移区和堆积区的准确识别。实验区分析结果显示最低识别精度为81.89%,而滑坡的堆积区最容易被分辨,识别方法具有可推广性。研究成果可为灾后应急调查提供技术支撑,并促进国产高分辨率遥感卫星的地质灾害应用。     

面向对象的土地利用多尺度时空数据模型

文章分析了目前多尺度土地利用研究现状和面向对象时空数据模型特点,兼顾考虑多尺度土地利用数据的空间、时间和语义属性的多尺度特征,以空间维度为切入,对面向对象时空数据模型进行扩展,构建面向对象的土地利用多尺度时空数据模型.应用实践表明,该模型能够较好表达多尺度土地利用数据的时间、空间及语义属性信息,反映多尺度土地利用要素对象之间的多层次关联关系,既能够降低数据的冗余存储,又确保各要素对象之间的有机耦合.     

无人机多光谱影像土地利用信息提取方法研究

以无人机多光谱和倾斜影像为数据源,运用面向对象自动分类的方法,首先利用分型网络演化分割算法(Fractal Net Evolution Approach,FNEA)进行分割实验,确定研究区每个地类最优分割尺度,并结合多光谱影像的光谱特征、纹理特征、空间特征、语义关系以及通过倾斜摄影提取的数字表面模型(Digital Surface Model,DSM)和其衍生的坡度数据等,构建研究区分类规则集,并采用多尺度分割后的多层次信息提取方法,将地物分为3个尺度,在不同尺度下提取相应的地物,总体精度为88.03%,Kappa系数为86.12%,分类结果较好。同时设置对比实验,利用传统的决策树方法分类,其总体精度仅为77.78%,Kappa系数为74.23%。研究表明,针对无人机的高分辨率多光谱影像面向对象的多尺度信息提取方法在信息提取时要优于决策树分类方法,同时验证了该多光谱传感器在信息提取上应用的可行性。     

一种结合语义分割模型和图割的街景影像变化检测方法

由于街景影像具有地物尺度多样化、地物界限不明确、地物光谱信息复杂等问题,造成应用统计方法、机器学习等方法对复杂度高的街景影像变化检测性能欠佳. 因此提出一种结合语义分割模型和图割（GC）的街景影像变化检测方法. 该方法首先采用Camvid数据集训练DeeplabV3+网络得到的迁移学习模型对两个时期的街景影像进行语义分割;然后采用GC方法实现消除天空和植被等对街景影像的影响;接着采用变化向量分析（CVA）获取差异影像,最后对差异影像进行二值化和精度评价. 研究结果表明,提出的方法总体精度优于大津法（OTSU）、K均值法、Segnet网络迁移学习模型方法和DeeplabV3+网络迁移学习模型方法,是一种可行的街景影像变化检测方法.