结合空洞卷积的FuseNet变体网络高分辨率遥感影像语义分割

针对多模态、多尺度的高分辨率遥感影像分割问题,提出了结合空洞卷积的FuseNet变体网络架构对常见的土地覆盖对象类别进行语义分割。首先,采用FuseNet变体网络将数字地表模型（digital surface model,DSM）图像中包含的高程信息与红绿蓝（red green blue,RGB）图像的颜色信息融合;其次,在编码器和解码器中分别使用空洞卷积来增大卷积核感受野;最后,对遥感影像逐像素分类,输出遥感影像语义分割结果。实验结果表明,所提算法在国际摄影测量与遥感学会(International Society for Photogrammetry and Remote Sensing, ISPRS)提供的Potsdam、Vaihingen数据集上的m_F1得分分别达到了91.6%和90.4%,优于已有的主流算法。     

融合余弦退火与空洞卷积的遥感影像语义分割

为了捕捉遥感影像中丰富的上下文信息与多尺度的地物信息,改进集成模型的策略,提高语义分割精度,提出一种融合周期递增余弦退火与多尺度空洞卷积的高分辨率遥感影像语义分割方法。方法引入多尺度并行的空洞卷积,有利于捕捉更大范围的上下文信息,在不增加参数的情况下,提高网络对多尺度对象的辨识能力;使用全连接条件随机场引入空间和边缘的上下文信息,提高网络对遥感影像的细节分割能力;引入周期递增的余弦退火策略调整学习率,获得合适数量的局部最优解,集成局部最优解进一步提升网络在像素上的分类能力。在Gaofen Image Dataset数据集上的实验结果表明,多尺度并行空洞卷积可以充分捕捉遥感影像上的多尺度地物信息,能有效辨识复杂对象;空间和边缘上下文信息的引入使语义分割对象的边界辨识更精准;周期递增余弦退火策略能明显减少集成模型的推理时间,模型的总体精度与Kappa系数均优于目前主流的语义分割模型。     

基于语义分割网络的高分遥感影像城市建成区提取方法研究与对比分析

城市建成区的提取对城市发展规划有着重要的作用.为了找出能兼顾效率和识别准确率的基于卷积神经网络的遥感影像城市建成区提取方法,从神经网络结构的原理出发,对多种语义分割网络的内部结构进行对比分析,并针对语义分割网络分别进行训练及结果比较.实验结果表明,ShelfNet-50网络能够在训练速度最快的同时保证很高的识别准确率,...     

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。     

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。     

一种融合数学形态学运算的多尺度建筑物分割算法

多尺度分割算法是面向对象的图像分析方法中的一种较为成熟、稳定的分割算法,但存在部分分割不准确和分割效率低等问题.为此,提出一种融合数学形态学运算的多尺度建筑物分割算法:首先利用高斯滤波器对遥感图像进行滤波处理,然后通过数学形态学运算对图像进行腐蚀处理,最后采用多尺度分割算法得到建筑物影像.对昆明市局部区域的QuickBird图像进行多尺度建筑物分割实验的结果表明,该算法具有分割精度高、效率快等优点,对类似工作有一定的借鉴意义.     

深度卷积神经网络支持下的遥感影像语义分割

针对高分遥感影像语义分割面临的类别不平衡和上下文信息利用不充分问题，本文提出了一种优化的DeeplabV3+算法。首先通过修改交叉熵损失函数，解决数据不平衡问题；其次使用Vortex Pooling取代ASPP模块提高上下文信息；然后采用多尺度输入充分利用图像的多尺度信息，并用投票策略进行特征融合提高图像分割准确性；最后使用形态学作后处理消除拼接痕迹和噪声。在CCF大赛的数据集上进行训练，并与其他经典语义分割算法进行比较。试验结果表明，该算法充分利用上下文信息，有效减少了错误分类，且使分割边界更精确，尤其对于线状目标的捕捉能力更强；在整幅测试影像上的MIoU可达85.21%，明显优于SegNet、U-Net算法。     

高分辨率遥感影像语义分割的半监督全卷积网络法

在遥感领域,利用大量的标签影像数据来监督训练全卷积网络,实现影像语义分割的方法会导致标签绘制成本昂贵,而少量标签数据的使用会导致网络性能下降。针对这一问题,本文提出了一种基于半监督全卷积网络的高分辨率遥感影像语义分割方法。通过采用一种集成预测技术,同时优化有标签样本上的标准监督分类损失及无标签数据上的非监督一致性损失,来训练端到端的语义分割网络。为验证方法的有效性,分别使用ISPRS提供的德国Vaihingen地区无人机影像数据集及国产高分一号卫星影像数据进行试验。试验结果表明,与传统方法相比,无标签数据的引入可有效提升语义分割网络的分类精度并可有效降低有标签数据过少对网络学习性能的影响。     

面向对象的多尺度高分影像建筑物提取方法研究

近年来,随着航空航天事业的高速发展,带动了遥感对地观测技术的进步,为高分影像的获取奠定了基础。作为地物类别中的主要内容和地形图中的重要成图元素,建筑物的识别与提取,直接影响到地物提取的自动化水平。因此,高分辨率遥感影像中建筑物的提取是图像处理领域中的主要研究内容之一。为了提高城市建筑物信息提取精度,本文改进了常规的面向对象方法,以航空遥感影像和SPOT-6影像为对象针对其下垫面结构复杂的特性,采用多尺度分割和多规则结合的方法自动提取建筑物信息,并通过样本区进行了精度验证,将提取的结果与传统分类方法所得到的结果相互比较。研究结果表明,面向对象的多尺度分割对高分影像中建筑物的提取具有较好地效果,KIA精度达到了0.76,为城市建筑物信息提取的应用提供了新思路。     

基于DeepLabV3+的遥感图像语义分割方法

遥感图像语义分割在农业、建筑物监测、城市规划等领域发挥着重要的作用,但传统的提取方法无法满足大规模生产且效率低下。针对该问题本文提出一种基于DeepLabV3+的遥感图像语义分割方法。首先,通过对原始数据变换生成多样化的训练数据集;然后,与FCN、U-Net、PSPNet三种语义分割方法比较。实验结果表明,本文方法在总体精度、准确率、交并比指标都达到最优,可实现遥感图像有效的提取,该研究可为遥感图像自动提取提供一定参考。     

融合可变形卷积与条件随机场的遥感影像语义分割方法

当前,深度卷积神经网络在遥感影像语义分割领域取得了长足的发展.标准的卷积神经网络由于卷积核的几何形状是固定的,导致对几何变换的模拟能力受到限制.本文引入一种可变形卷积来增强卷积网络对空间变换的适应能力.由于神经网络架构中使用了池化层操作,这会导致在输出层未能充分地对局部对象进行准确的分割.为了克服这种特性,本文将神经网络输出层的粗糙预测分割结果通过全连接的条件随机场来进行处理,以此来提高对影像细节的分割能力.本文方法易于采用标准的反向传播算法进行端到端的方式训练.ISPRS数据集上的测试试验结果表明本文方法可以有效地克服遥感影像中分割对象的复杂结构对分割结果的影响,并在该数据集上获得了当前最好的语义分割结果.     

多特征多尺度相结合的高分辨率遥感影像建筑物提取

在高分辨率遥感影像中,建筑物通常表现为多尺度形态,且存在同谱异物和同物异谱现象。因此,本文提出了一种综合利用光谱特征、形状特征和纹理特征,并结合多尺度分割的建筑物分级提取方法。该方法首先对遥感影像进行形态学建筑物指数（MBI）计算,而后对其特征影像进行阈值分割,并借助形状特征参数实现建筑物初提取;然后引入面向对象思想完成遥感影像多尺度分割,并利用纹理特征实现单一尺度的建筑物对象识别;最后借助多尺度融合思想完成建筑物后提取。利用本文方法对冲绳某地区影像进行了建筑物提取试验。试验结果表明,该方法的识别查准率和查全率在对象级和像素级两方面均取得较高精度。     

基于改进型U-Net网络的高分辨率遥感影像建筑物提取

针对传统人工提取方法自动化程度低、过分依赖人工设计的特征,以及现有的深度学习方法中存在的提取精度不高等问题,提出了一种基于改进型U-Net网络的高分辨率遥感影像建筑物提取方法.首先将空洞卷积加入到网络中,利用不同尺度的空洞卷积对来自网络编码部分的结果进行多尺度特征提取;再对提取的特征进行特征融合,并输入到网络的下一层;...     

基于语义分割的遥感影像建筑物提取

针对在遥感影像的建筑物提取过程中,建筑物密集且离散分布带来提取效果一般的问题,采用一种特征信息增强的U-net网络.模型使用MobileNet主干网络做编码器,用于影像的建筑物特征提取,考虑到下采样时低维信息逐渐丢失,以致边缘提取效果不佳,网络结合形态学的膨胀和闭运算优化提取结果的精度.实验结果表明,在多场景高分辨率的武汉大学遥感影像建筑物数据集上,结合形态学后处理的M-Unet(MobileNet U-net)提取结果不仅在视觉效果上表现优异,而且在精确度、召回率、F1-score、平均交并比MIou(Mean Intersection overunion)4个指标上分别达到96.2％、76.6％、84.6％和74.5％,均优于相同主干网络下的Pspnet和Segnet.     

面向对象的多尺度多特征高分遥感影像建筑物提取

建筑物作为地理信息基础数据,是衡量城市发展的主要指标,如何对遥感影像对建筑物进行的提取是遥感图像处理的热点。本文研究了基于面向对象的高分遥感影像建筑物提取,首先对影像进行多尺度分割,然后对分割以后形成的有意义的图斑进行处理。结合建筑物的光谱、形状等特征对建筑物进行提取,实验结果表明该方法提取结果较好,精度可以达到90.3%。     

基于多尺度分割的煤矿区典型地物遥感信息提取

根据煤矿区典型地物类型的特点,研究遥感影像信息提取时面向对象分类方法的最优分割尺度问题。试验结果表明:在适于不同地物提取的最优分割尺度下,充分利用煤矿区影像对象的光谱、形状、纹理以及类间相关等特征,并综合应用隶属函数法和最邻近分类法,能有效地提取出煤矿区地物信息,与最大似然分类法相比,能够较好地消除"椒盐现象",其总体分类精度可提高26.2%。     

高分辨率遥感图像双解耦语义分割网络模型

语义分割是高空间分辨率遥感图像分析和理解的核心内容之一。现有基于深度学习的语义分割网络会导致遥感图像高频信息损失,边界分割不准确。针对此问题,本文提出一种双解耦语义分割网络模型,将提取的两级特征图解耦为具有高频特性的边界特征和具有低频特性的主体特征,并将解耦后的边界和主体特征图进行融合,从而改善高分辨率遥感图像语义分割性能。进一步提出了一种顾及边界和主体的损失函数,对地物要素及其边界和主体部分进行优化学习。在ISPRS Vaihingen和Potsdam 2D高空间分辨率遥感图像数据集上进行试验,与已有的遥感图像语义分割网络模型结果比较,双解耦语义分割网络模型能有效提高地物要素分割精度。     

基于实例分割模型的建筑物自动提取

传统的遥感影像目标提取方法大多采用目视解译或基于像素信息进行处理,难以适用于高分辨率影像中的复杂场景。而现有的卷积神经网络语义分割模型,由于难以达到较高的精度会出现提取目标粘连的情况。针对该问题,本文对实例分割模型Mask R-CNN进行改进,提出了一种高效、准确的高分辨率遥感影像建筑物提取算法。首先,在Mask R-CNN原有的特征提取部分每个层级的特征图后再增加一层卷积操作,以降低上采样造成的混叠效应;然后,在原有掩膜预测结构的基础上增加一个分支,改善掩膜预测的效果;最后,将改进后的网络在建筑物数据集上进行训练。结果表明,本文方法能够准确独立预测每个建筑物顶部,没有目标粘连情况,且mAP值较Mask R-CNN有所提高,能够有效实现遥感影像建筑物精细化提取。     

高分辨率遥感影像建筑物提取多路径RSU网络法

针对卷积神经网络在提取建筑物的过程中,存在建筑物边界不准确和建筑物内部空洞等问题,提出以RSU模块（residual U-block）为核心的MPRSU-Net （multi-path residual U-block network）。该模块利用编码器-解码器结构和残差连接,实现了局部特征和多尺度特征的融合。由于一个RSU模块提取的信息有限,MPRSU-Net进一步通过多路径结构并行了不同尺度的RSU模块,并在这些模块之间进行信息交换,提高了特征聚集效率。在分辨率为0.3 m的WHU和Inria建筑物数据集上进行试验,精度分别达95.65%和88.63%,IoU分别达91.17%和79.31%,验证了本文方法的有效性。此外,本文方法相较于U²Net,计算量明显降低,模型参数量减少68.63%,表明本文方法具有一定的应用价值。