多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建

鉴于现有超分辨率重建方法难以突显重建影像细节信息的问题,提出多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建模型框架。首先,通过最小二乘滤波方法将序列影像分解成包含大尺度边缘的平滑信息和包含中小型尺度的细节信息;其次,利用插值方法得到相应的高分辨率细节信息和平滑信息,构造纹理细节增强函数,提升中小型细节的增强幅度;最终,融合细节信息和平滑信息,得到初始的超分辨率重建结果,并利用局部优化模型进一步改善重建影像质量。选取同时相和多时相遥感影像作为试验数据。试验结果表明,本文重建结果与插值方法、TV方法和MAP方法相比,在客观评价指标上均有显著提高,明显改善了重建影像的纹理细节。论文提出的多尺度细节增强的超分辨率重建方法,可以使重建影像提供更多高频细节信息,具有较好鲁棒性和普适性。     

基于密集卷积神经网络的遥感影像超分辨率重建

针对传统遥感影像超分辨率重建方法依赖同一场景多时相图像序列且需预先配准等缺点,本文提出了一种基于密集卷积神经网络的遥感影像超分辨率重建的方法。该网络直接将低分辨率遥感影像作为网络的初始输入,通过密集卷积神经网络学习影像的高阶表示,获得更具有表达能力的深层特征;同时,在网络中采用并行的1×1卷积滤波器结构,通过该结构减少模型参数;在重建网络中使用亚像素卷积可以更快地实现特征图的重建。在UCMerced_LandUse公共数据集上的实验表明:本文的网络模型提升了传统深度网络的影像重建性能,增强了重建图像的纹理细节并改善影像边缘失真,提升了重建影像的性能。     

基于导向滤波与迭代反向投影的遥感影像超分辨率重建

针对单帧遥感影像采取迭代反投影方法进行超分辨率重建时,重建图像的强边缘存在锯齿效应,在分析了导向滤波算法原理后,本文提出了一种将上述算法引入迭代过程来处理图像误差的方法,以进一步提升图像的高频信息,提高图像的重建质量。选取同时间不同地物的遥感影像作为实验数据,实验结果表明,本文重建的结果与双三次插值方法、边缘导向插值方法和迭代反投影方法相比,在客观评价指标上均有提高,改善了重建影像的纹理细节。本文提出的超分辨率重建方法,可以使重建影像提供更多的高频信息,具有较好的稳定性和鲁棒性。     

一种改进的融合不同尺度特征的遥感影像道路提取新方法

针对高分辨率遥感影像中细小道路纹理特征不明显、信息提取困难的问题,本文提出并实现了一种融合不同尺度特征的深度学习道路提取新方法。首先引入CoT模块构建残差网络,以充分利用局部与全局上下文信息提取不同尺度道路特征;然后构建特征金字塔注意力模块,融合不同层级道路特征信息;最后使用全局注意力上采样模块结合全局背景对道路细节进行恢复。试验结果表明,该方法的召回率、交并比均优于已有方法,能够较完整准确地提取遥感影像中的道路信息,提升道路提取效率。     

一种遥感影像超分辨率重建的稀疏表示建模及算法

为了对单幅低分辨率遥感影像的空间分辨率进行增强,提出了一种基于稀疏表示的超分辨率重建方法。该方法首先采用优化最小化方法学习高-低分辨率联合字典对,通过构造一个参数互相解耦的易于优化的代理函数,替代原来的参数互相耦合难以优化的目标函数,保证每一次迭代求解的值在局部范围内最优。然后,将学习的字典对用以指导其他低分辨率遥感影像的超分辨率重建。实验表明,与传统的插值方法相比,本研究算法在客观的评价指标上具有一定的提高,在主观的视觉效果上也取得一些改善,可为任意区域的单幅低分辨率遥感影像的超分辨率重建提供有用的高频细节信息,具有一定的普适性。     

高分辨率遥感影像多特征协同地物分类方法

高空间分辨率遥感影像在提高对地物细节信息表达的同时,因地物类内光谱方差增大、类间光谱方差降低而造成了影像上地物识别与分类难度的增加。针对高分辨率遥感影像的地物分类问题,提出并实现了一种将光谱、纹理、形状等多特征综合协同的分类方法,并通过实验验证了该方法的有效性。     

基于孪生注意力网络的高分辨率遥感影像变化检测

随着遥感影像空间分辨率的提升,地物成像特征愈加复杂,基于纹理表达和局部语义等技术的变化检测方法已很难满足需求.为提升高分辨率遥感影像的变化检测精度,构建了一套较大规模的0.8～2 m高分辨率遥感人类活动变化检测数据集(HRHCD-1.0);同时将空间注意力和通道注意力机制引入孪生变化检测网络中,设计了具有更强上下文变化...     

基于增强生成对抗网络的滑坡影像集超分辨率重建

针对高分遥感影像用于滑坡智能识别缺少高清训练集的问题,在组建高清滑坡训练集过程中,为充分利用低分辨率滑坡影像,本文采用基于增强型生成对抗网络模型(ESRGAN)实现了低分辨率滑坡影像集超分辨率重建。ESRGAN模型在SRGAN模型基础上,通过移除批归一化层、加入多级残差网络与残差缩放系数,提升了生成器的特征提取性能与稳定性,并采用迁移学习方法,基于毕节滑坡影像集与云南南景高速公路滑坡影像集进行试验验证。试验结果表明,基于迁移学习的ESRGAN模型在峰值信噪比(PSNR)与结构相似性(SSIM)方面获得更高得分,超分辨率重建取得更优结果。本文研究结果为获取滑坡高分辨率遥感影像集提供了一种新的技术方法。     

空间感知残差网络的遥感图像超分辨率重建

为了提升遥感图像超分辨率重建算法纹理细节信息还原能力,该文提出了一种基于特征空间感知损失深度残差网络的遥感图像超分辨率重建算法。该算法增加了深度残差网络中的残差块数量,在网络末端采用了亚像素卷积的方法,并在损失函数中增加了特征空间感知损失。在UCMerced_LandUse数据集上进行了训练,并在UCMerced_LandUse数据集和Draper Satellite Image Chronology数据集上进行了测试。测试结果证实了该算法与其他算法相比在峰值信噪比和结构相似性指数上均有一定的提高,证实了该算法较好的超分辨率重建效果与还原遥感图像纹理细节信息的能力。     

自相似性和边缘保持分解的超分辨率重建算法

针对目前遥感图像超分辨率重建中存在边缘细节信息重建效果不佳的问题,本文提出了—种自相似性特征和边缘特征保持分解的超分辨率重建方法。首先,为了充分利用原始低分辨率图像自身的相似性信息,通过局部自相似性重建方法得到图像的初始重建结果;然后,为进一步增加不同尺度的边缘信息,采用加权最小二乘法对初始重建结果进行多尺度边缘保持分解,并对分解的细节层进行加权线性组合;最后,通过优化计算,得到融合多尺度边缘、细节信息及局部相似性特征的超分辨率重建图像。利用多组仿真和遥感卫星图像进行对比试验。结果表明,该方法可有效提升遥感图像的边缘信息和细节信息。     

影像超分辨率重建技术在遥感中的应用

影像超分辨率重建是通过对多幅具有互补信息的低分辨率影像的处理,重建一幅高分辨率影像的技术,其在视频监控、医学诊断、遥感监测等领域具有很大的应用价值。以SPOT5和ADS40为例阐述了超分辨率重建技术在遥感观测系统中的应用现状,并给出了一种应用于多时相遥感影像处理的超分辨率重建方法。     

利用动态上采样滤波深度网络进行多角度遥感影像超分辨率重建

近年来,基于深度学习的超分辨率重建技术已经广泛应用于多时相高光谱影像、高分影像超分辨率重建等领域。多角度遥感影像之间具有丰富的互补信息,可用于超分辨率重建。针对高分辨率多角度遥感影像提出了一种基于动态上采样滤波网络的超分辨率重建方法。该方法的网络结构为端到端双路网络,其中一个分支网络通过动态上采样滤波模块来实现分辨率提升,另一个分支网络用来学习影像中的高频信息,将两个分支网络输出的结果相加即可得到最终的超分辨率重建影像。为了验证该方法的有效性,利用WorldView-2美国亚特兰大地区和巴西里约热内卢地区多角度遥感影像数据分别进行了2倍、3倍、4倍超分辨率重建模拟实验和真实实验,并进行了多组对比实验。实验结果表明,所提方法可以在顾及多角度影像角度维信息的同时有效提升目标影像空间分辨率,并且较好地保持了影像的细节信息。     

一种结合稀疏表示和纹理分块的遥感影像超分辨率方法

提出了一种基于稀疏表示和纹理分块的单幅遥感影像超分辨率方法,主要利用先验知识及影像自身的纹理信息重构遥感图像。首先,提取用于字典学习的图像块,从高、低分辨率遥感图像块中训练出冗余字典,采用正交匹配追踪方法更新字典,用迭代的方法直到算法收敛;然后,将训练的字典应用于遥感影像超分辨率重构。重构时将图像块分成平滑块和非平滑块两种类型,平滑块采用双三次卷积方法重构,非平滑块采用低分辨率遥感图像块的稀疏表示系数及高分辨率图像块冗余字典重构。实验结果表明,此方法重构速度较快,并在视觉及客观评价指标上有较好的超分辨率效果。     

多源信息融合中小波变换的应用研究

研究了小波变换在多源信息融合中的应用,主要涉及高分辨率全色影像与低分辨率多光谱影像融合问题及合成孔径雷达与光学影像的融合问题.主要方法是基于地物光谱信息特征的彩色融合与基于几何特征的融合.利用小波技术对整个融合过程加以改进.获得的融合结果表明基于光谱特征信息的融合方法,可以有效地提高多光谱影像的空间分辨率,而基于几何特征的融合方法,可以提高对遥感影像的目视解译效果.视觉效果上就是将高分辨率影像的细节加入到了低分辨率多光谱影像中,并同时保持原始影像的光谱特征.     

双LSTM驱动的高分遥感影像地物目标空间关系语义描述

高分辨率遥感影像中的地物目标具有清晰的类别属性与空间关系语义。在人工智能技术支撑下,用计算机自动认知其空间关系具备了可行性。目前,遥感影像场景的语义理解主要依托图像描述任务(image caption),基于影像的全局特征生成描述语句。但是,这种粗粒度特征容易导致地物目标的类别属性在描述语句生成过程中被错误预测。事实上,以地物目标作为空间关系语义理解的基本单元,更符合人们认知地理空间的习惯。为得到更准确的描述语句,本文构建了基于地物目标的遥感影像语义理解数据集,并提出双LSTM驱动的地物目标空间关系语义理解方法。该方法用目标检测模型识别影像中的显著目标,将这些目标特征输入到语言模型,以缓解描述语句中类别被错误预测的问题。进而,为利用遥感影像场景信息,将影像全局特征与目标区域特征进行融合,并用双LSTM预测目标的注意力分布,提高描述语句生成质量。对比实验结果表明,该方法能生成更准确的图像描述。     

时空融合技术在区域地表覆盖时序分类中的应用

由于中高分辨率遥感影像数据时序性不强,分类过程中无法准确记录地物的时序特征。为增加地物时序变化特征,本文使用时空融合模型重建高时序高分辨率遥感影像,分析加入时相特征对分类结果的影响。以河北省石家庄市中部地区为例,本文采用3种时空融合模型重建高时序的30 m分辨率的遥感影像,增加影像时序分类特征,采用随机森林对年度重建时序影像分类,分析不同重建时序影像数量和不同时间跨度对分类结果的影响。试验表明,通过重建年度时序影像分类比单一影像分类精度增强;分类精度随着时序影像数量增加而增大,当时序影像数量选定为12景,也就是1月1景时,分类精度趋于稳定;不同时间段对分类结果影像程度不同,引入植被变化期间的时序影像,分类精度最高。     

基于自适应上下文聚合网络的双高遥感影像分类

融合高光谱和高空间分辨率(双高)遥感的优势可以实现地物目标更为全面和精细的属性识别。然而,空间分辨率的显著提升使得双高影像中地物细节特征凸显出来,呈现出极高的空谱异质性,进而导致同物异谱现象大量发生,地物类内方差明显增大。基于此,本文提出一种局部-全局上下文信息自适应聚合的快速双高影像分类框架(adaptive context aggregation network, ACANet),通过编码-解码的全卷积网络架构顾及全局空谱信息,在编码器中构建局部到全局的长距离上下文感知模块缓解双高影像极大的类内方差,在解码器中构建自适应上下文聚合模块进一步实现局部和全局的上下文信息自适应聚合。本文方法在WHU-Hi双高影像分类基准数据集中取得了优异的分类性能,试验表明可以很好缓解双高影像极高空谱异质性对地物精细分类的影响。     

顾及运动估计误差的“凝视”卫星视频运动场景超分辨率重建

在含有运动地物的“凝视”卫星视频影像超分辨率重建问题中,针对由于运动估计不准确导致的重建后运动物体存在“格网”和“拖尾”等问题,提出了顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法。首先,在MAP模型框架下分析了基于L1范数和L2范数的保真项对于运动估计误差的稳健性,引入稳健的M-估计作为保真项,自适应的减少运动估计误差对重建结果的影响;然后,分析了稳健估计条件下Tikhonov、TV、BTV正则项的重建效果;最后,提出了基于稳健估计的双边滤波超分辨率重建方法,用SkyBox和吉林一号的卫星视频数据验证本文方法。试验证明,本文方法对含有运动目标的卫星视频影像具有较好的重建效果,重建后动态和静态地物细节都得到提升,归一化方差和梯度能量指标都优于其他方法。试验表明了本文方法的可行性。     

基于多特征的人工海岸线提取方法

在中高分辨率的遥感影像中,海岸地物呈现出更多的细节,尤其是受人类影响程度较大的人工海岸。文中针对较为复杂的人工海岸遥感影像,进行基于多特征的海岸线提取方法研究。实验选用SPOT影像作为实验影像,分析实验区海岸带SPOT影像的光谱特征、形状特征和空间关系特征,使用多种特征来提取海岸线,实验结果表明,方法能对海岸带地物进行正确分类并实现海岸线的自动提取。     

非参数贝叶斯字典学习的遥感影像超分辨率重建

为充分利用样本及参数的先验信息,对Yang提出的基于稀疏表示的超分辨率重建算法进行了改进,提出了一种基于非参数贝叶斯字典学习的单幅遥感影像超分辨率重建方法。该方法利用Beta-Bernoulli过程进行字典学习,建立字典元素和各参数的概率分布模型,并通过Gibbs进行迭代抽样构成马尔科夫链,用其平稳分布来近似字典元素及各参数的后验分布,最后由低分辨率影像及高分辨率字典的后验分布重建出高分辨率遥感影像。对比双线性、双三次插值及Yang的方法,该算法在平均峰值信噪比方面分别提高了3.29、1.79、0.17 d B,在平均ERGAS方面分别降低了0.78、0.37、0.02 d B。该算法因加入了更多的先验信息,可以使重建影像提供更多高频细节信息,具有一定的普适性。