基于卷积神经网络的遥感图像飞机目标识别

遥感图像的识别技术一直被广泛运用于民用和军事领域。针对采集到的遥感飞机图像存在大量干扰,如遮挡、噪声、视角变化等因素,提出一种改进的基于卷积神经网络的遥感图像目标识别算法。在复杂环境下,运用卷积神经网络对飞机目标进行识别,避免了在特征提取过程中信息的丢失,提高了识别率。实验结果证明了该算法在遥感图像飞机目标识别中的可行性,能克服尺度变化及目标姿态变化等因素的影响。同时提出的算法较传统CNN、BP神经网络和支持向量机(SVM)方法具有更好的识别效果,鲁棒性更强。     

基于卷积神经网络的光学遥感影像分析综述

光学遥感影像包含大量的地物信息，图像复杂性高，如何充分利用影像中的特征信息准确进行识别一直是该领域应用的一个难题。卷积神经网络具有对复杂特征进行选择和提取的优势，在遥感影像识别中有着优异的表现。介绍光学遥感影像的特点和经典的卷积神经网络及其在光学遥感影像中的研究实例，并基于遥感影像数据集进行了网络性能分析。从场景分类、目标检测和图像检索三大领域，详细综述常用的遥感影像数据集和研究进展，并作算法性能分析。最后给出基于卷积神经网络的光学遥感影像识别在未来的研究方向。     

融合注意力机制和空洞卷积的滑坡图像检测

滑坡区域图像检测与识别在灾害范围识别、灾情数据分析和防灾减灾中具有丰富的应用和研究价值。本文针对滑坡图像滑坡体形状纹理的多样性,以及滑坡目标区域检测识别效果不够理想的问题,提出一种注意力机制CBAM与空洞卷积结合的目标检测方法。在传统的目标检测算法Faster R-CNN的基础上,将注意力机制模型添加到卷积神经网络层,通过空间注意力与通道注意力结合的CBAM模型来进行滑坡图像特征的提取,增加空洞卷积模块来加大感受野区域,提高神经网络对遥感图像区域中的滑坡目标识别、尺寸不规范等特点的学习能力,从而进一步提升滑坡目标区域的检测精度。实验结果表明,在传统的目标检测算法的基础上采用两者结合的方式进行检测,可提升滑坡遥感图像上目标检测的召回率和精确率,具有一定的有效性和鲁棒性。     

基于多尺度分块卷积神经网络的图像目标识别算法

针对图像在平移、旋转或局部形变等复杂情况下的识别问题,提出一种基于非监督预训练和多尺度分块的卷积神经网络(CNN)目标识别算法。算法首先利用不含标签的图像训练一个稀疏自动编码器,得到符合数据集特性、有较好初始值的滤波器集合。为了增强鲁棒性,同时减小下采样对特征提取的影响,提出一种多通路结构的卷积神经网络,对输入图像进行多尺度分块形成多个通路,每个通路与相应尺寸的滤波器卷积,不同通路的特征经过局部对比度标准化和下采样后在全连接层进行融合,从而形成最终用于图像分类的特征,将特征输入分类器完成图像目标识别。仿真实验中,所提算法对STL-10数据集和遥感飞机图像的识别率较传统的CNN均有提高,并对图像各种形变具有较好的鲁棒性。     

复杂背景下全景视频运动小目标检测算法

为解决复杂背景下全景视频中运动小目标检测精度低的问题,提出一种基于复杂背景下全景视频运动小目标检测算法.首先,为降低复杂背景信息的干扰,提高目标检测的精度,采用快速鲁棒性主成分分析(Fast RPCA)算法将全景视频图像的前景背景信息分离,并提取出前景信息作为有效的图像特征;然后,改进更快的基于区域的卷积神经网络(Faster R-CNN)中的区域生成网络(RPN)的候选框尺度大小,使之适应全景图像中的目标尺寸,再对前景特征图进行训练;最后,通过RPN网络和Fast R-CNN网络共享卷积层输出检测模型,实现对全景视频图像中小目标的精准检测.实验结果表明,所提出算法可以有效抑制复杂的背景信息对目标检测精度的影响,并对全景视频图像中的运动小目标具有较高的检测精度.     

联合显著性特征与卷积神经网络的遥感影像舰船检测

目的 针对高分辨率遥感影像舰船检测受云雾、海浪以及海岛等复杂因素干扰,存在虚警率高、漏检率高、目标检测和识别困难等问题,提出一种联合视觉显著性特征与卷积神经网络的海面舰船目标检测方法。方法 基于频率域相位谱显著性检测能够有效抑制高分辨率遥感影像上云层、海面杂波干扰的特点,计算影像多尺度显著图并进行加权融合。采用对数变换对融合后的图像进行空间域灰度增强以提高目标与背景的区分度,利用灰度形态学闭运算填充舰船目标孔洞,采用大津分割法来提取疑似舰船目标作为兴趣区域。最后构建舰船样本库,利用迁移学习的思想训练卷积神经网络模型,对所有兴趣区域切片进行分类判断和识别,得到最终检测结果。结果 利用多幅不同背景下的高分辨率遥感影像,分别从视觉显著性检测、舰船粗检测与船只类型识别3个方面进行实验验证,选取检测率、虚警率、识别率3个指标进行定量评价。结果表明,本文方法相比于其他方法能有效排除云雾、海岛等多种因素的干扰,检测率、虚警率、识别率分别为93.63%、3.01%、90.09%,明显优于其他算法,能够实现大范围影像上多种类型舰船的快速准确检测和识别。结论 本文将图像视觉显著性检测快速获取图像显著目标的特点与卷积神经网络在图像分类的优势相结合,应用于遥感影像的海域舰船目标检测,能够实现对复杂背景下舰船目标的检测和船只类型的精细化识别。     

目标语义概率模型在类目标识别和地物场景分析中的算法研究

基于文本分析统计模型提出了图像类目标的语义概率模型,并且将这种概率模型应用于目标识别和复杂场景下的地物分析.首先将图像表示成多个特征局部区域的集合,然后根据目标语义概率模型得到图像、特征局部和目标语义之间的概率关系,通过计算后验概率可以实现目标语义类别的识别.目标概率模型通过EM算法获得模型估计参数.实验结果显示,在识别复杂背景中的目标达到了很好的效果.场景分析中根据图像中各局部区域与目标语义的概率分布可以实现场景中感兴趣区域的标注,实验结果说明此方法有可行性.     

融合多维注意力机制CNN皮肤肿瘤图像分割提取

针对卷积神经网络(CNN)在医学图像分割时,受皮肤病损图像多样性、分割目标位置、形状及尺度变化等因素影响,提出了一种基于传统卷积神经网络综合注意力模块图像分割算法。首先利用U-Net主干网络的优势,其目的让图像特征提取更完善；其次,由空间、通道、尺度构成的综合注意力机制对目标病灶区域进行检测识别,利用通道级联把来自编码器中低级图像特征和解码器中高级图像特征注意力结合起来进行权值自适应融合,提升了网络对样本病灶区的关注度和辨识力,突出强调最相关的特征通道和多尺度间最显著的特征图。通过对ISIC2018数据集及医院整形外科提供患者不同类型的皮肤肿瘤图像进行分割测试,并将注意力模块随机组合形成的不同算法进行指标评价比对,所提出算法的平均分割精度可达92.89%。实验结果表明,所提出算法是有效可行的,在多维度下分割处理带复杂背景的皮肤病灶图像时有更高的鲁棒性。     

基于卷积神经网络的图像目标检测优化算法研究

文章提出基于卷积神经网络的图像目标检测优化算法。以最小代价函数作为卷积神经网络的学习目标,构建图像目标检测的深度残差网络模型,通过感兴趣区域网络获取图像目标候选区域,获取图像目标的分类层输出和预测层输出。实验结果表明：该算法检测到图像精度在97.36%以上。     

基于脉冲卷积神经网络稀疏表征的高分辨率遥感图像场景分类方法

遥感图像场景分类对土地资源管理具有重要意义,然而高分辨率遥感图像中地物分布复杂,图像中存在着与当前场景无关的冗余信息,会对场景的精确分类造成影响.对此,提出一种基于脉冲卷积神经网络(SCNN)稀疏表征的场景分类方法.从稀疏表征出发,利用脉冲神经元的稀疏脉冲输出特性,设计脉冲卷积神经网络,去除遥感图像中与场景无关的冗余信息,实现对图像的稀疏表征;提出基于脉冲输出交叉熵损失函数的反向传播算法,在该算法的基础上利用梯度下降训练脉冲卷积神经网络,优化网络参数,实现遥感图像场景分类;通过实验验证方法的有效性,将所提出方法应用于Google和UCM两个遥感图像数据集,并与传统的卷积神经网络(CNN)进行对比.实验结果表明,所提出方法可以对遥感图像进行稀疏表征,实现场景分类;相对于卷积神经网络,所提出方法在遥感图像场景分类任务上更具有优势.     

基于图像处理的公交车内人群异常情况检测

为有效地监控公交车这一特定环境中人群的异常行为,提出一种公交车内人群异常情况检测的方法。对视频图像确立感兴趣区域,进行预处理;通过改进Vi Be算法提取运动目标,引入多尺度滑窗算法确定识别区域;结合连续多帧识别区域进行改进卷积神经网络算法的异常行为识别,通过识别结果判断公交车内人群是否异常。与传统方法的比较结果表明,该算法的检测正确率较高,可达93.5%,误检率较低,仅为1.6%,在实际应用中具有较高的参考价值。     

改进Mask R-CNN的遥感图像多目标检测与分割

针对高分辨率遥感图像在目标检测与分割中特征提取困难、准确率低、虚假率高等问题，提出了一种改进的Mask R-CNN卷积神经网络。该网络以ResNet50为特征提取网络，在此基础上利用自下而上和自上而下两种分层跳连融合方式来进行更好的图像特征提取。针对遥感图像不同目标间尺寸差异过大、目标易丢失的问题，设计了自适应感兴趣区域来进行感兴趣区域提取。在目标分割中，使用局部融合全连接的卷积神经网络替换原全卷积神经网络，并使用上采样操作替换反卷积操作。在NWPU VHR-10数据集上进行验证，结果表明该方法与现有常用方法相比，显著地提高了遥感图像中多目标检测与分割的准确率。     

面向遥感影像场景的深度卷积神经网络递归识别模型

在遥感影像场景识别过程中,针对利用卷积神经网络进行固定格网影像场景识别时存在类间可分性不高和局部细节粗糙等问题,提出一种深度卷积神经网络递归识别模型(DCNN-RR)。该模型首先构建卷积层、采样层交替的多层卷积神经网络进行遥感影像多分辨率场景训练。然后,根据格网影像softmax概率计算场景类间混淆指数(Confusion Index,CI),四分格网递归进行卷积神经网络识别,并采用多重窗口滑动递归微调直至CI达到峰值来精准定位场景目标。通过高分辨遥感影像实验表明该模型可适应不同尺度地物的变化,相比固定格网影像显著提高了场景识别精度,局部细节也更为精细。     

微目标遥感图像的感兴趣区域提取新方法

结合微目标遥感图像的灰度、轮廓、大小等信息特征,提出了一种基于视觉注意的微目标遥感图像感兴趣区域提取方法,首先采用形态学Top-Hat变换强化感兴趣区域和抑制背景,利用开运算实现去除噪声和虚假微目标:然后通过阈值迭代法初步分割出感兴趣区域;最后通过人工交互,结合形态学方法进行感兴趣区域提取,进而运用基于小波变换的多尺度边缘检测算法探测出感兴趣区域的边界.实验结果表明:该方法能快速有效地分割提取出微目标感兴趣区域.     

一种面向表情识别的ROI区域二级投票机制

针对如何更有效地使用卷积神经网络从训练图像中学习到的分布式特征进行研究,提出了一种面向人脸表情识别的ROI区域二级投票机制。将图像划分成一系列感兴趣区域（ROI）图像输入到卷积神经网络中进行训练;然后将测试图像的ROI图像输入到卷积神经网络中,统计所有ROI图像的判别结果;最后采用二级投票机制确定测试图像的最终类别,得到最终判别结果。针对卷积神经网络不能从人脸图像中学习到旋转等空间位置信息,引入了STN（spatial transformer network）,提高算法在解决复杂情况下的表情识别问题的能力。实验表明,ROI区域二级投票机制能够更有效地使用卷积神经网络从训练图像中学习到的分布式特征,比直接使用ROI图像进行投票的方法准确率提升了1.1%,引入STN能够有效提升卷积神经网络的鲁棒性,比未引入STN的方法准确率提升了1.5%。     

航空遥感图像深度学习目标检测技术研究进展

航空遥感图像目标检测旨在定位和识别遥感图像中感兴趣的目标,是航空遥感图像智能解译的关键技术,在情报侦察、灾害救援和资源勘探等领域具有重要应用价值。然而由于航空遥感图像具有尺寸大、目标小且密集、目标呈任意角度分布、目标易被遮挡、目标类别不均衡以及背景复杂等诸多特点,航空遥感图像目标检测目前仍然是极具挑战的任务。基于深度卷积神经网络的航空遥感图像目标检测方法因具有精度高、处理速度快等优点,受到了越来越多的关注。为推进基于深度学习的航空遥感图像目标检测技术的发展,本文对当前主流遥感图像目标检测方法,特别是2020—2022年提出的检测方法,进行了系统梳理和总结。首先梳理了基于深度学习目标检测方法的研究发展演化过程,然后对基于卷积神经网络和基于Transformer目标检测方法中的代表性算法进行分析总结,再后针对不同遥感图象应用场景的改进方法思路进行归纳,分析了典型算法的思路和特点,介绍了现有的公开航空遥感图像目标检测数据集,给出了典型算法的实验比较结果,最后给出现阶段航空遥感图像目标检测研究中所存在的问题,并对未来研究及发展趋势进行了展望。     

结合深度学习和超像元的高分遥感影像变化检测

目的 随着遥感影像空间分辨率的提升,相同地物的空间纹理表现形式差异变大,地物特征更加复杂多样,传统的变化检测方法已很难满足需求。为提高高分辨率遥感影像的变化检测精度,尤其对相同地物中纹理差异较大的区域做出有效判别,提出结合深度学习和超像元分割的高分辨率遥感影像变化检测方法。方法 将有限带标签数据分割成切片作训练样本,按照样本形式设计一个多切片尺度特征融合网络并对其训练,获得测试图像的初步变化检测结果;利用超像元分割算法将测试图像分割成许多无重叠的同质性区域,并将分割结果与前述检测结果叠合,得到带分割标记的变化检测结果;用举手表决算法统计带分割标记的变化检测结果中超像元的变化状况,得到最终变化检测结果。结果 在变化检测实验结果中,本文提出的多切片尺度特征融合卷积网络模型在广东数据集和香港数据集上,优于单一切片尺度下卷积神经网络模型,并且结合超像元的多切片尺度特征融合卷积网络模型得到的Kappa系数分别达到80%和82%,比相应的非超像元算法分别提高了6%和8%,在两个测试集上表现均优于长短时记忆网络、深度置信网络等对比算法。结论 本文提出的卷积神经网络变化检测方法可以充分学习切片的空间信息和其他有效特征,避免过拟合现象;多层尺度切片特征融合的方法优于单一切片尺度训练神经网络的方法;结合深度学习和超像元分割算法,检测单元实现了由切片到超像元的转变,能对同物异谱的区域做出有效判决,有利于提升变化检测精度。     

基于周边抑制机理的遥感图像背景纹理抑制方法

针对遥感图像中主要目标周围的纹理信息对目标识别造成的干扰,提出了基于周边抑制机理的背景纹理抑制方法。通过在边缘提取的基础上增加周边抑制模块,实现了对纹理边缘和轮廓边缘的分别处理,有效地抑制了纹理、保留了轮廓。以周边抑制机理为基础,结合多尺度处理技术,进一步提高了背景纹理抑制的效果。实验结果表明,本方法可以有效抑制背景纹理,为识别有较多背景纹理的遥感图像地物目标创造良好条件。     

改进YOLOv5的遥感图像目标检测算法

针对遥感图像中背景复杂度高、目标尺寸多样和小目标存在过多所导致的目标检测精度较低的问题,提出一种改进YOLOv5的遥感图像目标检测算法。该算法在主干网络引入通道-全局注意力机制（CGAM）以增强对不同尺度目标的特征提取能力和抑制冗余信息的干扰。引入密集上采样卷积（DUC）模块扩张低分辨率卷积特征图,有效增强不同卷积特征图的融合效果。将改进算法应用于公开遥感数据集RSOD中,改进YOLOv5算法平均精度AP值达到78.5%,较原算法提升了3.1个百分点。实验结果证明,改进后的算法能有效提高遥感图像目标检测精度。     

FAGNet:基于MAFPN和GVR的遥感图像多尺度目标检测算法

针对大场景遥感图像内容复杂,并且具有目标种类较多、尺度不一、方向多变等特点,导致遥感图像中目标多类多尺度多方向的问题,提出一种基于多尺度注意力特征金字塔网络(MAFPN)以及滑动顶点回归(GVR)机制的遥感图像目标检测方法.首先利用骨干网络提取多层特征作为MAFPN的输入,MAFPN结合特征融合和注意力机制,在融合多个尺度的特征映射的基础上使用通道域注意力和空间域注意力机制来抑制噪声,增强有效特征复用,提高网络对目标多尺度特征的自适应性;将MAFPN输出的融合特征图输入区域建议网络(RPN)生成感兴趣区域,然后将其送入分类/回归网络;在分类/回归网络中使用GVR机制在预测水平框的基础上增加4个顶点偏移比例参数和旋转因子,将水平框转换为旋转框,以减少边框中冗余区域,使预测得到的旋转边框更贴合目标.在DOTA公开数据集上与多种基于卷积神经网络的经典检测算法进行对比的实验结果表明,该方法的平均检测精度得到显著提高,能够更加准确地检测多个尺度以及多个方向的目标,实现了多尺度目标的鲁棒性检测.