基于信息融合的高分影像建筑物目标检测

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:imafool2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,遥感技术有了长足的发展,遥感图像的数量日益增长、空间分辨率不断提高、光谱信息更加丰富,为遥感图像各领域的研究提供了重要的分析条件和资源。目标检测作为遥感图像处理的一个重要组成部分,其应用领域涵盖了军事和民用的方方面面。从高分辨率遥感影像中对建筑物进行目标检测在GIS数据库更新、军事侦察、土地利用分析、城市规划、灾害评估等领域有着广泛的应用。传统的建筑物目标检测主要依靠底层视觉特征,如颜色,纹理,形状等。这类方法普适性稍差,检测性能取决于人工筛选的低级特征,表达能力也有限。近几年,随着计算机硬件技术的不断发展和大规模高分辨率遥感影像学习样本的出现,以深度学习为代表的卷积神经网络在目标检测领域表现出了出色的检测性能,极大地提高了这些领域的准确性。然而,单一特征进行目标检测时,难以避免建筑物的细节信息在网络学习过程中损失,使得网络难以准确的提取和表示相关特征,从而导致检测效果不理想。在这种情况下,相关学者尝试将信息融合的思想应用到建筑物目标检测任务中,从多数据源,多尺度特征融合以及分类器决策融合等方面构建目标检测网络,在遥感图像建筑物检测任务中取得了较好效果。本文基于信息融合相关思想,针对高分影像建筑物目标检测任务进行了以下两方面工作:(1)基于边缘特征融合的高分影像建筑物目标检测方法由于遥感图像背景复杂,建筑物尺寸较小等因素的影响,在进行检测任务时,容易出现建筑物轮廓模糊、缺失等问题。针对这一问题,本文设计了自适应加权边缘特征融合网络(VAF-Net)。该方法针对遥感图像建筑物检测任务,进行了以下几个方面的工作:一是基于编码解码网络U-Net进行了目标检测基础网络UV-Net的构建,通过增加网络层数以及“卷积—池化”结构块适当增加网络参数,解决U-Net网络因参数过少引起的特征表达不充分的问题;二是设计了融合边缘特征的建筑物目标检测网络VF-Net的构建,基于Sobel检测算子边缘检测的结果,在UV-Net网络的基础上,设计了并行的边缘特征检测子网,并在相应的层次融合两种不同的特征图,以此来丰富特征图中的边缘信息;三是针对特征融合部分设计了自适应加权特征融合策略,借助反向传播,自适应的更新融合权重,从而更好的利用不同的特征对网络的贡献。(2)基于超像素决策融合的高分影像建筑物目标检测方法基于边缘特征融合的方法在一定程度上很好的解决了边缘模糊的情况,但是其在较大型建筑物的检测中表现较差,同时受建筑物阴影的影响,其边缘图像可能会有噪声,因此引入超像素分割算法,并进行了以下几个方面的工作:一是超像素分割函数SLIC的优化。在网络设计之前,本章首先对针对SLIC超像素分割算法不能自动进行K值选择这一方面的缺点进行优化。借助超像素优化合并函数以及CFSFDP算法进行K值得自适应确定并优化分割区域。二是超像素决策融合网络得设计。在超像素图像预处理基础上,以改进的基础目标检测网络UV-Net为骨干网络,分别以RGB图像和超像素分割影像为输入进行决策融合网络的设计,在决策层面上进行融合。借助Adaboost算法联合基础分类器的分类结果进行最终的决策输出。该方法在方法(1)的基础上,进一步提高了建筑物检测的精确度,检测效果较好。本文所提出的方法均能在一定程度上提高高分影像建筑物目标检测的精确度,相较于基础检测网络U-Net,在综合评价指标F1-score上有将近十个百分点的提升。从输出的图像中也可以看出,本文方法检测结果完整,建筑物边缘清晰,对小型建筑物的检测更为有效,具有较好的实用价值。
其他文献
学位
学位
近年来,全球范围内癌症的发病率及死亡率显著增加。其中,结肠癌的发病率位居第三,死亡率位居第二,并伴有高转移和高扩散等典型特征,如肝转移、肺转移等。目前治疗结肠癌常用的手术疗法创伤大,易产生术后并发症,并且对于癌细胞已发生转移的情况,治疗效果有限;传统化疗药物靶向性差、全身毒副作用强。而新兴的纳米药物,尽管可利用肿瘤血管的高通透性和滞留(Enhanced permeability and reten
学位
学位
能力单元教学最突出的特点是整体性,即教师从整体目标出发,制定体现整体性的教学方案,使课文教学为单元整体目标服务,既考虑到基本知识的传授,又兼顾能力培养,从而实现宏观调控。单元教学不仅是一种方法,还是一种教学结构形式和教学原则,其整体性、系统性和实践性,明显胜过单篇教学。
学位
随着信息技术和互联网的飞速发展,人们进入了“信息过载”的时代。个性化推荐是解决“信息过载”的有效途径,并且在生活服务中发挥着举足轻重的作用。在传统的推荐算法中,比如协同过滤算法和矩阵分解算法,它们通常只考虑用户和物品的历史交互记录进行推荐,从而导致用户和物品建模产生偏差,影响个性化推荐的准确性。近年来,异构图神经网络作为一种融合复杂信息网络的建模方法被提出。由于异构图神经网络在建模异构性数据方面非
无线通信技术的快速发展对通信系统的传输速率、频谱利用率以及鲁棒性等有着更高的要求。在采用大规模无线通信信道的新一代的通信传输系统中,传输大量数据的信道极易被噪声干扰导致在低信噪比环境下的性能严重失真,为得到可靠性强传输速率高的通信系统,需要得到通信信道的属性信息,即信道的状态信息(CSI)。利用信道估计技术能够直接获得CSI,但在估计时能否对CSI进行有效地获取决定了信道估计的有效性及性能。传统信
随着近年来量子通信技术的高速发展,大量基于量子特性的通信协议被设计提出。受到实验条件和设备限制,绝大多数量子领域研究人员需要借助经典计算机对相关协议进行模拟仿真,这就需要研究人员与开发团队进行沟通,但有时因需求不明确或专业性太强,导致沟通存在较大问题,降低了开发人员和研究人员的工作效率。为解决上述问题,本文基于Eclipse开发环境下的Xtext插件,应用Ecore模型驱动的开发方式,设计实现了描