基于多尺度特征融合的遥感影像目标检测

提出基于多尺度特征融合的遥感影像目标检测方法,本文利用选择性搜索算法对原始数据进行滤波处理和二值化处理,提取遥感影像目标区域图像数据,采用RBM技术获取遥感影像目标的语义特征和细节特征,在此基础上,建立融合网络,对影像目标的语义特征和细节特征进行变形卷积操作和池化操作,将目标的语义特征和细节特征进行多尺度融合,获取目标的深度特征,进而定位遥感影像目标。实验证明,设计方法遥感影像目标检测时间短,可以快速检测到遥感影像目标。     

基于多尺度形变特征卷积网络的高分辨率遥感影像目标检测

传统的基于滑窗搜索和人工设计特征相结合的目标检测方法难以适用于海量高分辨率遥感图像的目标检测任务。本文提出了一种基于多尺度形变特征卷积网络的目标检测方法,利用可形变卷积网络对具有尺度和方向变化的遥感图像目标进行特征提取,然后对多层残差模块提取出的形变特征进行区域预测和鉴别。具体模型包括两个子网络：①目标区域预测子网络用于从多层深度特征图提取目标候选区域;②目标区域鉴别子网络用于对目标候选区域进行分类和位置回归。本文在光学卫星图像10类目标数据集上对比了多种基于深度学习的目标检测算法,并将训练好的模型用于谷歌地球影像飞机坟场数据集和高分2号、吉林1号数据集的评估,试验结果表明本文方法能够快速准确地对多类目标进行检测,具有较好的稳健性和迁移性。     

A-FPN算法及其在遥感图像船舶检测中的应用

光学遥感图像船舶检测主要面临两个挑战:光学遥感图像背景复杂,船舶检测易受海浪、云雾及陆地建筑等多方面干扰;遥感图像分辨率低,船舶目标小,对于其分类与定位带来很大困难;针对上述问题,在FPN的基础上,提出一种融入显著性特征的卷积神经网络模型A-FPN (Attention-Based Feature Pyramid Networks)。首先,利用卷积提取图像特征金字塔;然后,利用顶层金字塔逐级构建显著特征层,抑制背景信息,通过金字塔顶层的细粒度特征提高浅层特征的表达能力,构建自上而下的多级显著特征映射结构;最后利用Softmax分类器进行多层级船舶检测。A-FPN模型利用显著性机制引导不同感受下的特征进行融合,提高了模型的分辨能力,对遥感图像处理领域具有重要应用价值。实验阶段,利用公开的遥感目标检测数据集NWPU VHR-10中的船舶样本进行测试,准确率为92.8%,表明A-FPN模型适用于遥感图像船舶检测。     

多分辨率特征融合的光学遥感图像目标检测

高分辨率遥感图像目标检测是计算机视觉的一个重要研究领域,在民用与军事领域具有重要的应用价值。目前,基于深度学习的自然图像目标检测有了突破性进展。但是,由于遥感图像具有目标尺度差异大且类间相似度高的特点,使得处理自然图像的目标检测算法直接应用于遥感图像时仍面临着一些挑战。针对上述挑战,本文提出一种多分辨率特征融合的遥感图像目标检测方法。首先,通过特征金字塔提取多尺度特征图并在其后嵌入多分辨率特征提取网络,促使网络学习目标在不同分辨率下的特征,缩小不同特征层之间的语义差距。其次,为实现多分辨特征的有效融合,本文采用自适应特征融合模块挖掘更具判别性的多分辨特征表达。最后,将自适应特征融合模块的输出特征的相邻层进行深度融合。在公开的遥感图像目标检测数据集DIOR和DOTA上评估了本文方法的有效性,相比采用特征金字塔结构的Faster R-CNN,本文方法的准确率(mAP)分别提高2.5%和2.2%。     

多层特征与上下文信息相结合的光学遥感影像目标检测

目标检测是遥感影像分析的基础和关键。针对光学遥感影像中目标尺度多样、小目标居多、相似性及背景复杂等问题,本文提出一种将卷积神经网络(CNN)和混合波尔兹曼机(HRBM)相结合的遥感影像目标检测方法。首先设计细节—语义特征融合网络(D-SFN)提取卷积神经网络低层和高层融合特征,提升目标特征的判别力,特别是小目标;其次考虑上下文信息对目标检测的影响,结合上下文信息进一步加强目标表征的准确性,提升检测精度。在NWPU数据集上试验表明,本文方法能够显著提升目标检测精度且具有一定程度的稳健性。     

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。     

基于多尺度多特征的高空间分辨率遥感影像建筑物自动化检测

建筑物检测在城市规划、变化检测、地表覆盖等方面均起到重要作用。然而高空间分辨率遥感影像(简称"高分影像")中建筑物朝向不一,形态颜色各异,大小尺寸也有着较大差别,使得建筑物检测成为一道难题。为此,提出一种基于多尺度多特征来自动化检测高分影像中建筑物的方法:首先,对影像降采样构建高斯金字塔模型,固定尺度的滑动窗口在不同层影像中对应着不同的实际地面面积;然后,对影像进行超像素分割并计算滑动窗口中多种描述建筑物特性的特征值,通过多特征融合来衡量建筑物目标在不同尺度影像中的显著性;最后,计算超像素块的显著性均值,结合Otsu算法自动求取阈值,进一步设置长宽比等约束条件,从而准确、自动地提取建筑物目标。分别采用空间分辨率为0. 5 m和0. 2 m的影像进行实验,并和基于颜色和纹理建模的马尔科夫随机场模型算法进行定性和定量的比较。实验结果表明,该方法对高分影像中建筑物的提取有更好的实际效果和检测精度。     

级联卷积神经网络的遥感影像飞机目标检测

传统遥感影像飞机目标检测算法依赖于人工设计特征,对大范围复杂场景和多尺度的飞机目标稳健性较差,基于深层卷积神经网络的目标检测算法通常难以有效应对大幅影像的目标搜索和弱小目标检测问题,针对上述问题,本文提出了一种基于级联卷积神经网络的遥感影像飞机目标检测算法。首先根据全卷积神经网络能够支持输入任意大小图像的特点,采用小尺度浅层全卷积神经网络对整幅影像进行遍历和搜索,快速获取疑似飞机目标作为兴趣区域,然后利用较深层的卷积神经网络对兴趣区域进行更精确的目标分类与定位。为提高卷积神经网络对地物目标的辨识能力,在卷积层中引入多层感知器,并在训练过程中采取多任务学习与离线难分样本挖掘的策略;在测试阶段,建立影像金字塔进行多级搜索,并结合非极大值抑制消除冗余窗口,从而实现由粗到精的飞机目标检测与识别。对多个数据集下多种复杂场景的遥感影像进行测试,结果表明,本文方法具有较高的准确性和较强的稳健性,可为大幅遥感影像的飞机目标检测问题提供一个快速高效的解决方案。     

面向高分影像建筑物提取的多层次特征融合网络

建筑物规模及其分布是衡量一个地区经济社会发展状况的关键指标,因此研究基于遥感影像的建筑物提取具有重要意义。现有神经网络方法在建筑物提取的完整度、边缘精确度等方面仍存在不足,由此提出一种基于高分遥感影像的多层次特征融合网络(multi-level feature fusion network,MFFNet)。首先,利用边缘检测算子提升网络对建筑物边界的识别能力,同时借助多路径卷积融合模块多个维度提取建筑物特征,并引入大感受野卷积模块解决感受野大小对特征提取的限制问题;然后,对提取的特征进行融合,利用卷积注意力模块进行压缩,经金字塔池化进一步挖掘全局特征,从而实现建筑物的高精度提取。并与当前主流的UNet、PSPNet(pyramid scene parsing network)、多路径特征融合网络(multi attending path neural network, MAPNet)和MDNNet(multiscale-feature fusion deep neural networks with dilated convolution)方法进行对比,使用亚米级的武汉大学航空影像数据...     

Dense RFB和LSTM遥感图像舰船目标检测

针对当前遥感图像舰船目标检测精度不佳问题,本文构建舰船目标数据集STAR,提出基于Dense RFB和LSTM多尺度舰船目标检测算法。该算法首先在SSD网络基础上设计了浅层特征增强模块,基于人眼视点图采用Dense RFB特征复用和膨胀卷积增大感受野的尺度和种类,增强浅层网络对细节特征的提取能力;其次设计了深层多尺度特征金字塔融合模块,采用FPN和LSTM思想,基于反卷积和残差网络对深层不同尺度特征进行融合,增强网络结构非线性和特征层的表征能力;最后加入聚焦分类损失函数进行联合训练,有效避免了正负样本失衡问题。在遥感图像舰船数据集上实验,本文所提舰船目标检测算法精度均值达到81.98%,检测速度达到29.6帧/s。此外,遥感图像中成像模糊、被遮挡、部分被裁剪等舰船目标的检测效果也优于原有经典算法,实验结果表明该算法对遥感图像舰船目标检测的泛化能力较强,有效地提高了遥感图像舰船目标检测的精度。     

Study on the Combined Application of CFAR and Deep Learning in Ship Detection

To maintain national socio-economic development and maritime rights and interests, it is necessary to obtain the space location information of various ships. Therefore, it is important to detect the locations of ships accurately and rapidly. At present, ship detection is mainly carried out by combining satellite remote sensing imaging with constant false alarm rate (CFAR) detection. However, with the rapid development of satellite remote sensing technology, remote sensing data have gradually begun to show the characteristics of “big data”; additionally, the accuracy and speed of ship detection can be improved by analysing big data, such as by deep learning. Thus, a ship detection algorithm that combines CFAR and CNN is proposed based on the CFAR global detection algorithm and image recognition with the CNN model. Compared with the multi-level CFAR algorithm that is based on multithreading, the algorithm in this paper is more suitable for application to ship detection systems.     

融合多尺度特征注意力的遥感影像变化检测方法EI北大核心CSCD

深度学习技术已经成为遥感影像变化检测研究的主流方法,现有的基于深度学习的变化检测方法主要是获取单一尺度的变化特征,而在现实场景中,变化区域的尺度具有多样性。为此,本文提出了融合多尺度特征注意力的遥感影像变化检测方法,通过关注多尺度融合策略来解决变化检测存在的多尺度问题。首先,利用特征金字塔网络自身的多尺度特性,使网络学习到不同尺度的变化特征,为了提升网络感受野和利用全局特征信息,在特征提取网络末端引入扩张卷积空间金字塔模块;然后,在不同变化特征融合时,使用变化特征融合模块来控制信息传播以减少特征融合时的差异性;最后,使用门控机制,将不同尺度预测的变化特征图进行加权求和,最终产生具有高精度的变化特征图。本文方法不仅能获取多尺度变化特征,还能利用全局信息和精确的空间细节来提升预测特征图的空间精度。对比试验表明,本文方法在变化检测基准数据集CDD和LEVIR-CD上取得了较好的结果,召回率分别提高了6.58%和5.26%。     

面向多源数据地物提取的遥感知识感知与多尺度特征融合网络

遥感地物自动提取是遥感智能解译中的关键问题,对空间信息的理解和知识发现具有重要意义。近年来,使用全卷积神经网络（fully convolutional networks, FCN）从高分影像和三维激光雷达（light detection and ranging, LiDAR）数据中提取地物信息因取得了较好效果而受到广泛关注。现有FCN网络在地物提取精度和效率等方面仍存在不足,由此提出一种基于多源数据的遥感知识感知与多尺度特征融合网络（knowledge-aware and multi-scale feature fusion network, KMFNet）。在网络编码器端融入遥感知识感知模块（knowledge-aware module, KAM）,高效挖掘多源遥感数据中的遥感知识信息;在网络编码器和解码器之间添加了串并联混合空洞卷积模块（series-parallel hybrid convolution module, SPHCM）,提高网络对地物多尺度特征的学习能力;在解码器端使用了渐进式多层特征融合策略,细化最终的地物分类结果。基于公开的ISPRS语义分割标准数据集,在LuoJiaNET遥感智能解译开源深度学习框架上将KMFNet与当前主流方法进行了对比。实验结果表明,所提方法提取出的地物更为完整,细节更加精确。     

Object detection in remote sensing imagery using a discriminatively trained mixture model

Automatically detecting objects with complex appearance and arbitrary orientations in remote sensing imagery (RSI) is a big challenge. To explore a possible solution to the problem, this paper develops an object detection framework using a discriminatively trained mixture model. It is mainly composed of two stages: model training and object detection. In the model training stage, multi-scale histogram of oriented gradients (HOG) feature pyramids of all training samples are constructed. A mixture of multi-scale deformable part-based models is then trained for each object category by training a latent Support Vector Machine (SVM), where each part-based model is composed of a coarse root filter, a set of higher resolution part filters, and a set of deformation models. In the object detection stage, given a test imagery, its multi-scale HOG feature pyramid is firstly constructed. Then, object detection is performed by computing and thresholding the response of the mixture model. The quantitative comparisons with state-of-the-art approaches on two datasets demonstrate the effectiveness of the developed framework.     

基于全卷积网络的高分辨遥感影像目标检测

目标检测是遥感图像分析处理中的研究热点之一,具有十分重要的科研和应用价值。传统遥感影像目标检测方法多使用人工构造的浅层次特征,结合支持向量机、随机森林、Adaboost等分类器进行目标识别,难以充分挖掘和利用影像中的深层特征。近年来,深度学习,特别是卷积神经网络在图像认知方面取得了巨大成功。在目标检测领域,以Faster R-CNN算法为代表的方法取得了突破性进展,检测精度大幅提高,检测速度达到了近实时的性能。但是,Faster R-CNN算法由于使用了感兴趣区域（RoI）池化层,各个RoI计算不共享,因此检测速度依然有待提高。R-FCN基于全卷积网络结构,同时采用位置敏感池化来引入平移变化,抵消全卷积网络造成的平移不变形问题,检测精度和效率都有了很大的提高。本文阐述了R-FCN算法原理,并运用于高分辨遥感影像目标检测分析了不同参数和网络结构对R-FCN检测效果的影响,比较了利用Fast R-CNN、Faster R-CNN和R-FCN 3种算法进行飞机识别的性能。试验结果表明,利用R-FCN进行飞机识别定位可以达到99.3%的准确率和每张图180 ms的检测速度。     

多尺度特征融合深度学习建筑物的提取方法

提出一种基于多尺度特征融合的建筑物提取方法,结合新的网络DenseASPP-UNet,以实现影像多尺度特征的融合,进而高精度提取建筑物.通过Inria开源建筑物航空影像数据集进行验证,表明DenseASPP-UNet相比其他深度学习方法建筑物提取精度有很大的提升.     

可变形网络与迁移学习相结合的电力塔遥感影像目标检测法

电力塔是电力基础设施的重要组成部分,对其进行检测是必不可少的工作。针对当前遥感影像电力塔检测算法精度低,效果差的问题,本文基于可变形网络和迁移学习对Faster R-CNN进行改进,提出一种基于遥感影像的电力塔检测框架。该框架主要分为两个部分:①特征提取子网络,即利用可变形网络模型改进卷积层,来提高模型对于电力塔几何形变的特征提取能力;②目标检测子网络,即通过模型迁移,将由特征提取子网络训练获得的模型参数迁移至此子网络,由RPN网络和可变形区域池化结合非极大值抑制(NMS)精确获取电力塔位置,利用Fine-tuning技术快速训练此子网络,最终实现高精度的遥感影像电力塔检测。本文算法在测试集中对电力塔检测结果为AP_0.5 0.886 1,AP_0.6 0.839 6,ACC 0.894 8,与SSD、YOLOv3、Faster R-CNN等相比,各检测指标至少高0.2。由对比试验可以看出,该框架对电力塔遥感影像可以实现较高精度检测,表明该方法在电力塔检测上拥有较大应用潜力。     

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。