基于深度卷积网络和分水岭分割的耕地地块识别方法

耕地地块作为精准农业的重要支撑,现有地块边界大多依靠人工勾绘。随着遥感技术的发展,基于遥感影像自动提取耕地地块成为研究主要方向,其中基于深度学习的方法能够克服传统检测方法难以适应复杂场景的局限而被广泛使用,但现有检测方法仍存在问题,基于深度卷积模型直接识别耕地区域会丢失内部边界、而基于边缘检测模型识别耕地边界时则会同时得到大量无关边界;此外,现有的基于阈值提取地块的策略所提取的地块不够规整,存在内陷的问题。针对上述问题,本研究提出一种基于深度卷积网络和分水岭分割的耕地地块提取方法,从信息检测和地块提取两方面进行改进：(1)将耕地边界视作一种地物类别,在深度卷积网络中进行类别概率检测,帮助实现对耕地边界的语义识别。(2)基于改进后的D-LinknetXt网络进行检测,其网络架构适合于对耕地边界这类线性目标的提取,同时更换原始D-Linknet网络的残差单元,帮助提高了网络的特征提取能力。(3)基于分水岭分割对耕地地块进行提取,利用了区域分割方法获取边界的封闭性,并且这种以区域为单元进行分割并合并的方式,解决了原有方法在像元尺度上基于阈值提取所遇到的提取地块存在内陷的问题,使地块更规整准确...     

基于深度学习的遥感影像地类信息获取技术现状研究

基于图像特征的地类识别技术精度低且复杂度高,难以满足土地利用动态监测的实时性要求。而基于深度学习的遥感影像地类识别技术数据处理及特征提取能力较强,能够有效提升识别精度,使地类信息获取更加智能化,因而被广泛应用于遥感影像地类处理。根据地类识别技术不同,可以分为遥感影像分割、遥感影像分类以及目标监测三种方式。每类识别技术根据训练数据是否有标注可以分为有监督学习、半监督学习以及无监督学习三种类型。通过对相关技术和文献的调研和分析,介绍各种深度学习模型的理论基础与基本结构,总结国内外基于深度学习的遥感影像地类识别方法的优缺点,并指出未来的发展方向。     

基于Faster R-CNN深度网络的遥感影像目标识别方法研究

遥感影像目标识别在众多领域中具有极高的理论意义与应用价值,更快速、更精确的目标识别方法研究是目前遥感及图像研究领域的热点与难点。本文将深度学习的方法应用于遥感影像目标识别中,提出基于Faster R-CNN深度学习网络的目标快速精确识别方法。该方法采用了包括基于RPN的建议区域提取方法和VGG16训练卷积网络模型,构建了面向遥感影像目标识别的深度卷积神经网络。为验证该方法的精度及性能,在Caffe深度学习框架上,选取高分辨率遥感影像中飞机、油罐、操场及立交桥目标进行验证实验。结果表明,基于Faster R-CNN的深度学习方法能够实现对遥感影像目标的快速、准确识别,同时具有较好的推广性。通过本文的研究,证明基于Faster R-CNN深度学习的高分遥感影像目标识别方法具有显著优势和潜力,对基于其他深度学习方法的目标识别研究也有一定的参考意义。     

一种基于深度传递迁移学习的遥感影像分类方法

面对实际的遥感影像分类任务,采用深度神经网络的方法存在的最大问题是缺乏充足的标注样本,如何使用较少的标注样本实现较高精度的遥感影像分类,是目前需要解决的问题。ImageNet作为世界上最大的图像识别数据集,在其上训练出的模型有着丰富的底层特征。对ImageNet预训练模型进行微调是最常见的迁移学习方法,能够一定程度利用其丰富的底层特征,提高分类精度。但ImageNet影像特征与遥感影像差距较大,对分类效果提升有限。为了解决上述问题,本文基于传递迁移学习思想,结合深度神经网络,提出一种基于深度传递迁移学习的遥感影像分类方法。该方法通过构建以开源遥感场景识别数据集为源域的中间域,并以ImageNet预训练权重为源域、待分类遥感影像为目标域进行迁移学习,提高遥感影像分类精度。首先,以ImageNet预训练VGG16网络为基础,为加速卷积层权重更新而将全连接层替换为全局平均池化层,构建GAP-VGG16,使用中间域数据集训练ImageNet预训练GAP-VGG16以获取权重;然后,以SegNet网络为基础,在SegNet中加入卷积层设计了T-SegNet,以对获取的权重进一步地提取。最后,将获...     

多源遥感影像深度特征融合匹配算法

针对多源遥感影像之间成像机理不同、非线性光谱辐射畸变大以及灰度梯度差异明显等所导致的匹配困难问题,提出深度特征融合匹配算法(Feature Fusion Matching Algorithm, FFM)。(1)通过构建特征图金字塔网络提取影像深度特征,使用特征连接结构将语义丰富的高层特征与定位精确的低层特征互补融合,解决多源影像同名特征难以表征的问题并提高特征向量的定位精度;(2)对原始维度1/8的特征图进行交叉变换来融合自身邻域信息与待匹配影像特征信息,通过计算特征向量间的相似性得分得到初次匹配结果,针对特征稀疏区域,提出滑动窗口自适应得分阈值检测算法来提升匹配效果;(3)将匹配结果映射至亚像素级特征图,在小窗口内计算像素间的匹配概率分布期望值来检校优化匹配结果,提高匹配点对的准确性;(4)使用PROSAC算法对匹配结果进行提纯,有效剔除误匹配的同时最大限度保留正确匹配点。试验选取6对多源遥感影像,将FFM同SuperPoint、SIFT、ContextDesc以及LoFTR算法进行对比,结果表明FFM算法在匹配点正确率、匹配点均方根误差以及分布均匀度等方面远优于其他算法。将FFM匹...     

基于深度学习模型的城市高分辨率遥感影像不透水面提取

不透水面是衡量城市生态环境状况的重要指标。城市土地利用的复杂性和不透水表面材料的多样性,导致直接从高分辨率遥感影像中提取不透水表面具有挑战性。针对城市尺度高分辨率遥感影像的不透水面提取要求,本文提出基于深度学习的城市不透水面提取模型。首先,利用深度卷积神经网络对影像特征进行提取;然后,根据其邻域关系构建概率图学习模型,进一步引入高阶语义信息对特征进行优化,实现不透水面的精确提取。本文选取武汉市为实验区,以高分二号卫星遥感影像作为数据源,完成了不透水面专题信息提取,其中自动提取准确率在建成区为89.02%、在城乡结合部为95.55%。与随机森林（RF）和支持向量机（SVM）等经典方法对比,结果表明深度学习不透水面提取方法有较高的提取精度和细节准确性,建成区的总体精度相比于RF和SVM算法分别提升2.18%和1.68%。最后,对武汉市各主要行政区不透水面信息进行统计和分析,结果表明其中江汉区和武昌区2个核心主城区不透水面占比超过60%,并对武汉市现状和发展规划特点进行了讨论。本文研究成果可为海绵城市和生态城市的建设提供基础技术支撑和数据参考。     

数字钻孔全景影像中结构面特征智能识别方法

数字钻孔全景影像是识别深部岩体结构面的主要方法,传统解译方法主要依靠手动操作完成,其结果存在较强的人为性、主观性和较大误差。针对数字钻孔全景影像技术,提出了一种考虑结构面图像灰度分布特点的智能识别新方法。通过钻孔图像的灰度化、降噪预处理后利用结构面定位信号特征值D定位结构面,获取其所在区域图像;再进行边缘检测、阈值分割及形态学等处理,通过拟合边缘曲线并结合数学表征方法实现了结构面特征(产状、隙宽等几何参数)的智能化识别。通过对地下水封洞库工程深部岩体数字钻孔影像的实例分析,运用本智能识别方法获得结构面特征信息相对于传统人工识别方法,其结果的准确性和客观性更强、批量识别效率更高。这对这数字钻孔影像的智能、快速识别具有一定的参考价值。      

一种基于学习型特征的多模态影像匹配方法

多模态影像在辐射特征和几何特征方面存在的显著差异,会造成高精度匹配困难。因此,本文提出了一种融合多尺度深度学习特征的多模态影像匹配方法,主要利用深度残差神经网络结构自主训练学习影像的学习型特征,得到多模态图像之间更为丰富和更为准确的同名特征点对,实现了对多尺度、多时相影像的协同稳健匹配。结果表明,本文方法对于多组实验均能够得到数量丰富且分布相对均匀的同名特征点对,并具有高效、稳健的匹配性能。     

城市用地功能精细化识别方法：时序动态图嵌入深度学习模型

多源大数据融合背景下的城市功能区识别是复杂非线性系统的模式识别问题,如何有效地从大规模的轨迹数据中提取出多粒度连续性时变和多尺度空间相互作用的信息是进行城市区域功能识别的关键。本研究设计实现了一种基于时序动态图嵌入的深度学习模型,在融合滴滴出行及兴趣点数据（Point of Interest, POI）基础上,提取城市区域存在的时间和空间上的隐式特征,结合聚类分析实现城市用地功能的语义识别。结果表明,成都市中心的用地功能趋向复合多样化的发展,且用地属性随时间发生作用范围和用地类型的变化,呈现出功能随着城市群体活动而变化的时空规律。与相关文献的对比实验表明,本文提出方法在更细粒度的时间段下进行功能区识别,得到的同一类功能区域内集聚度更高,能够更好的捕获复合型区域在不同时间模式下呈现出的用地功能变化。本研究为城市用地功能识别研究提供了新的技术方法,为城市规划研究人员全面理解城区结构属性提供了有效手段,对推动城市空间得到更合理高效的利用具有一定的价值。     

基于面向对象与深度学习的榆树疏林识别方法研究

榆树疏林是浑善达克沙地中一种特殊的植被类型,它对于维持区域生态系统稳定具有重要意义,在防风固沙、涵养水源、调节气候等方面发挥着重要的作用。本文利用无人机影像与GF-2影像,对高分辨率数据源中榆树疏林的两种自动识别方法进行了研究。在面向对象方法中,首先通过计算影像对象的局部方差变化率得到了最佳分割尺度;其次采用随机森林算法对初选特征的重要性进行排序,并删除无关特征;最后分别对支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、深度神经网络（DNN）3种分类器进行参数寻优与榆树疏林提取。此外,在ENVI5.5中基于TensorFlow框架,利用U-Net构建深度学习模型对榆树疏林进行了提取,并与面向对象方法进行对比。结果显示：① 通过面向对象方法过程的优化,最终的识别精度较以往研究有所提升,GF-2影像中SVM总体精度为90.14%,RF总体精度为 90.57%,DNN总体精度为91.14%;无人机影像中SVM总体精度为97.70%, RF与DNN总体精度为97.42%。② 深度学习方法中,GF-2影像的总体精度为91.00%,无人机影像的总体精度达到了98.43%。研究结果说明在榆树疏林提取中,无人机影像具有更高的空间分辨率,更丰富的纹理、形状等信息,能达到比GF-2影像更高的精度。面向对象方法对于2种影像都有较高的适用性;深度学习的方法在本文中更适用于无人机影像,它可以有效地减少无人机影像中的错分现象。     

基于信念状态空间的水声传感器网络MAC协议

为解决由水声传感器网络信道带宽小、传输延迟长等特性引起节点使用信道时出现的时—空不确定性问题,提出一种基于信念状态空间的水声传感器网络MAC协议(BSPMDP-MAC)。该协议将传感器的接收节点时间轴平均划分n个时隙,按照每个节点的链路质量和剩余能量的等级划分传感器发送节点的动作状态信息,接收节点依据信道占用的历史观测和动作信息的联合概率分布,得出传感器发送节点竞争信道使用权的决策策略序列;根据决策策略序列,发送节点在所分配时隙内依次向接收节点发送数据包,根据当前的信念状态和动作,接收节点对信道的占用进行预测,感知下一个周期的信念状态和接入动作。实验仿真结果表明,该协议可以降低数据包冲突率,提高网络吞吐量与数据包传输成功率,从而降低网络的能量开销。     

基于岩石图像深度学习的多尺度岩性识别

岩性识别作为人工智能和大数据在地质工程细分领域的实践应用方向,可以为相关人员野外地质工作提供有效助力。为了更好地促进岩性识别在专业领域的应用,通过对巢湖北部山区的岩石图像采集、数据预处理、迁移学习、网络搭建、网络训练及模型测试等步骤,实现了基于岩石图像的大数据深度学习识别;并在归纳总结前人工作的基础上,提出了多尺度岩性识别方法。根据岩石细观图像建立多尺度模型并赋予一定权重,与岩石识别模型共同识别得到综合结果,对岩石岩性整体识别的同时兼顾局部纹理、粒径等细观信息。研究结果表明,本模型对岩石识别的适用性强,多尺度方法对于提高识别结果的正确率具有一定的帮助,模型的测试正确率达到95%以上,能很好地识别岩石岩性。     

基于深度生成模型的河道砂建模方法

在传统的河道砂体建模方法中,基于目标建模的方法难以条件化,多点地质统计学难以再现连续河道砂体的形态,导致建模成果难以直接应用于油田生产。深度生成模型通过深度学习,可以生成足够精确的河道砂体模型,能再现复杂的河道砂体形态,很好地满足井点条件,弥补了传统建模算法的不足。在建模过程中,首先基于目标模拟方法与计算机匹配操作建立了20 000个河道砂体模型与对应的条件集,并结合变分自编码（VAE）与生成对抗网络（GAN）的理论,建立深度生成模型,其中包括分类器、编码器、解码器与判别器。将条件数据与真实模型输入深度生成模型中得到对应的河道砂体模型,通过大量的训练建立了可以生成满足井点条件的河道砂体的生成器,最后将井点数据输入生成器中建立相应的河道砂体模型。研究结果表明,深度生成模型建模算法与传统建模算法相比不仅展现出了连续、清晰的河道砂体,并且在给定的条件下可以生成多个河道砂体模型。该建模方法克服了传统河道砂建模方法的不足,为河道砂体储层建模提供了新的解决思路,建立的河道模型可为油田开发提供参考。      

EDGE DETECTION METHOD OF REMOTE SENSING IMAGES BASED ON MATHEMATICAL MORPHOLOGY OF MULTI-STRUCTURE ELEMENTS

This paper puts forward an effective, specific algorithm for edge detection. Based on multi-structure elements of gray mathematics morphology, in the light of difference between noise and edge shape of RS images, the paper establishes multi-structure elements to detect edge by utilizing the grey form transformation principle. Compared with some classical edge detection operators, such as Sobel Edge Detection Operator, LOG Edge Detection Operator, and Canny Edge Detection Operator, the experiment indicates that this new algorithm possesses very good edge detection ability, which can detect edges more effectively, but its noise-resisting ability is relatively low. Because of the bigger noise of remote sensing image, the authors probe into putting forward other edge detection method based on combination of wavelet directivity checkout technology and small-scale Mathematical Morphology finally. So, position at the edge can be accurately located, the noise can be inhibited to a certain extent and the effect of edge detection is obvious.     

基于DSP的纸币号码识别系统

给出并实现了一种基于DSP的纸币号码识别系统。该系统通过视频解码器SAA7113将纸币号码图像转换成数字图像，并通过复杂可编程逻辑器件CPLD对SAA7113输出的数字图像进行开窗处理，以减小DSP的图像数据处理量和存储量。该系统的特点是在采用TI公司较廉价的54x系列DSP条件下，可以实现每秒25幅号码图像的视频采集速度，为实现具有纸币号码自动识别记录功能的点钞机奠定了基础。此外，系统还提供了与PC机通信的异步串行接口。     

Study on deep structure in Ailaoshan region based on aeromagnetic interpretations

Linear and circular interpretation structure maps of different relative depths are obtained by processing 1:200000 aeromagnetic data to the pole in Ailaoshan region, interpreting upward extension of 4 heights, extracting a vertical second derivative line of 0 value and a series of calculations. Concealed boundary of deep magnetic rocks can be delineated according to the maps. On the basis of the conclusions above, a set of economical and practical methods to graph the deep structure are summarized. In addition, the relationship between deep structure and mineralization positions is discussed.     

Study on deep structure in Ailaoshan region based on aeromagnetic interpretations

Linear and circular interpretation structure maps of different relative depths are obtained by processing 1：200000 aeromagnetic data to the pole in Ailaoshan region, interpreting upward extension of 4 heights, extracting a vertical second derivative line of 0 value and a series of calculations. Concealed boundary of deep magnetic rocks can be delineated according to the maps. On the basis of the conclusions above, a set of economical and practical methods to graph the deep structure are summarized. In addition, the relationship between deep structure and mineralization positions is discussed.     

Detection of ocean internal waves based on Faster R-CNN in SAR images

Ocean internal waves appear as irregular bright and dark stripes on synthetic aperture radar(SAR) remote sensing images. Ocean internal waves detection in SAR images consequently constituted a difficult and popular research topic. In this paper, ocean internal waves are detected in SAR images by employing the faster regions with convolutional neural network features(Faster R-CNN) framework; for this purpose, 888 internal wave samples are utilized to train the convolutional network and identify internal waves. The experimental results demonstrate a 94.78% recognition rate for internal waves, and the average detection speed is 0.22 s/image. In addition, the detection results of internal wave samples under dif ferent conditions are analyzed. This paper lays a foundation for detecting ocean internal waves using convolutional neural networks.     

多类支持向量机在语音识别中的应用

针对语音模式识别,引入多类（M-ary）支持向量机来进行分类。并详细的介绍了M-ary支持向量机的概念以及语音识别系统中的实现方式。通过仿真实验,与BP神经网络、SVM进行比较,验证了M-ary支持向量机具有识别率高,抗噪能力强等优越性。     

基于网格划分的无线传感器网络节点冗余分析

在无线传感器网络中,节点的大量随机部署导致冗余节点的存在,寻找冗余节点并使它定时休眠,可以减少网络冗余数据和信道拥塞、降低节点能耗,从而延长网络的生命周期.现有的CCP算法、圆周覆盖算法在去除冗余节点后网络产生覆盖盲区;基于Voronoi图的算法计算量大且只能用于同构网络;节点时间表制定算法在判定过程中只考虑部分邻居节点,不能完全消除冗余节点.提出基于网格划分的冗余节点判定方法,并且将网格算法与EECRS协议结合,建立基于冗余节点消除的路由协议.仿真分析结果表明,网格算法冗余节点判定的准确性优于圆周覆盖算法和CCP算法的;网络生命周期比圆周覆盖算法的延长22.2%,比CCP算法的延长30.5%,该路由协议能够有效延长网络生命周期.