基于改进Mask-RCNN的遥感影像建筑物提取

由于遥感影像中建筑物种类繁多且与周围环境信息混淆,传统方法难以实现建筑物的准确高效提取.本文提出了一种基于改进Mask-RCNN的建筑物自动提取方法,利用PyTorch深度学习框架搭建改进Mask-RCNN网络模型架构,在网络的设计中添加了路径聚合网络和特征增强功能,通过监督和迁移学习的方式对Inria航空影像标签数据集进行多线程迭代训练与模型优化学习,实现了建筑物的自动精确分割和提取.基于不同开源数据集,分别与SVM、FCN、U-net和Mask-RCNN等建筑物提取算法进行对比,实验表明,本文方法可以高效准确、高效地提取建筑物,对于同一个数据集,提取结果的mAP、mRecall、mPrecision和F1分数这4个评价指标均优于对比算法.     

基于改进深度神经网络的遥感影像语义分割

研究了基于深度学习的遥感图像语义分割问题,将建筑物作为遥感图像中的待分割目标,采用语义分割算法将建筑物提取出来.提出了一种改进的U-net网络,根据分割实际需求,保持网络对目标提取特征能力的前提下,将原U-net网络的卷积核数量适当减少,降低了网络参数数量和计算复杂度;增加了Batch Normalization层抑制过拟合问题;在上采样部分增加特征图的局部信息以优化网络对于细节的分割效果.使用公开的数据集INRIA Aerial Image Dataset来评估改进的U-net网络的实际效果,和原U-net相比,单张图片训练速度提升了8％,分割精度也明显提升,训练中的过拟合情况得到改善.证明了本文改进的U-net网络具有对遥感图像的语义分割任务的有效性和可行性.     

基于深度学习高分辨率遥感影像语义分割

高分辨率遥感影像含有丰富的地理信息.目前基于传统神经网络的语义分割模型不能够对遥感影像中小物体进行更高维度的特征提取,导致分割错误率较高.本文提出一种基于编码与解码结构特征连接的方法,对DeconvNet网络模型进行改进.模型在编码时,通过记录池化索引的位置并应用于上池化中,能够保留空间结构信息;在解码时,利用编码与解码对应特征层连接的方式使模型有效地进行特征提取.在模型训练时,使用设计的预训练模型,可以有效地扩充数据,来解决模型的过拟合问题.实验结果表明,在对优化器、学习率和损失函数适当调整的基础上,使用扩充后的数据集进行训练,对遥感影像验证集的分割精确度达到95%左右,相对于DeconvNet和UNet网络模型分割精确度有显著提升.     

改进U-Net网络的遥感影像道路提取方法研究

从遥感影像中提取道路目标对智慧城市建设具有重要意义。由于遥感数据中道路及背景特征复杂多样,使用深度学习方法对道路进行提取的准确性仍然受到限制。基于U-Net网络架构设计实现了用于遥感影像道路提取的深度语义分割模型AS-Unet,该模型分为编码器和解码器两部分。在编码器部分加入通道注意力机制,对提取的丰富低层特征进行筛选,突出目标特征,抑制背景噪声干扰,从而提高深浅层信息融合准确率;为解决网络对道路目标单一尺寸的敏感问题,在编码器最后一层卷积层后面加入空间金字塔池化模块来捕获不同尺度道路特征;在解码器部分加入空间注意力机制,进行位置关系信息学习和深层次语义特征筛选,提高特征图还原能力。在Massachusetts和DeepGlobe道路数据集上进行实验,结果证明,在召回率、精度、[F1]值等评估指标上,明显优于SegNet、FCN等语义分割网络。所设计的AS-Unet网络性能优良,具有更高的分割准确率,具备一定理论和实际应用价值。     

改进SegNet+CRF高分辨率遥感影像建筑物提取方法

将传统的语义分割SegNet网络用于高分辨率遥感影像的建筑物提取时,分割的建筑物存在边界模糊、精度较低、错检漏检等问题。为了解决上述问题,提出一种改进SegNet网络+CRF语义分割方法。编码阶段的最低分辨率层引入空洞金字塔池化模型,通过并行的空洞卷积操作扩大特征提取的感受野;解码阶段构建特征金字塔实现特征多尺度融合,弥补上采样过程中丢失的特征信息;最后,预测图像送入全连接条件随机场模型进行后处理,优化提取的建筑物边缘。实验表明,相较于原SegNet网络,改进方法的建筑物提取像素精度、召回率、平均交并比分别提高了0.48%、1.29%、2.36%。     

全卷积神经网络下的多光谱遥感影像分割

目的 传统的遥感影像分割方法需要大量人工参与特征选取以及参数选择,同时浅层的机器学习算法无法取得高精度的分割结果。因此,利用卷积神经网络能够自动学习特征的特性,借鉴处理自然图像语义分割的优秀网络结构,针对遥感数据集的特点提出新的基于全卷积神经网络的遥感影像分割方法。方法 针对遥感影像中目标排列紧凑、尺寸变化大的特点,提出基于金字塔池化和DUC（dense upsampling convolution）结构的全卷积神经网络。该网络结构使用改进的DenseNet作为基础网络提取影像特征,使用空间金字塔池化结构获取上下文信息,使用DUC结构进行上采样以恢复细节信息。在数据处理阶段,结合遥感知识将波段融合生成多源数据,生成植被指数和归一化水指数,增加特征。针对遥感影像尺寸较大、采用普通预测方法会出现拼接痕迹的问题,提出基于集成学习的滑动步长预测方法,对每个像素预测14次,每次预测像素都位于不同图像块的不同位置,对多次预测得到的结果进行投票。在预测结束后,使用全连接条件随机场（CRFs）对预测结果进行后处理,细化地物边界,优化分割结果。结果 结合遥感知识将波段融合生成多源数据可使分割精度提高3.19%;采用基于集成学习的滑动步长预测方法可使分割精度较不使用该方法时提高1.44%;使用全连接CRFs对预测结果进行后处理可使分割精度提高1.03%。结论 针对宁夏特殊地形的遥感影像语义分割问题,提出基于全卷积神经网络的新的网络结构,在此基础上采用集成学习的滑动步长预测方法,使用全连接条件随机场进行影像后处理可优化分割结果,提高遥感影像语义分割精度。     

基于改进Unet网络的CT图像肺实质自动分割算法

肺实质分割是计算机辅助诊断肺癌中的重要步骤。针对Unet分割精度不足和收敛速度慢的问题,提出一种基于改进Unet的肺实质分割算法。采用K-means聚类和凸包扫描算法进行预分割,完成肺实质的定位和修正。以Unet结构为基础,引入Sobel卷积层强化边缘区域的高通滤波,并在特征融合中加入随机失活模块,进一步提升分割精度。将传统图像处理方法与深度学习相结合,获得了优化改进的分割模型。实验表明,该算法可以准确高效地分割肺实质,平均Dice相似系数达到0.983 4,收敛速度和分割性能均优于其他几种较新的分割算法。     

一种Unet图像分割模型的联邦蒸馏优化算法

联邦学习致力于保证用户隐私与数据安全条件下，有效地解决医疗领域数据孤岛的问题，是一个极巨潜力的发展方向.然而，现存的联邦学习在医疗领域的应用中存在两大难点：高额的通信开销与不平衡数据导致的性能下降.基于此，设计一种应用在图像分割领域的联邦蒸馏优化算法.在算法中，首先设计本地教师模型-全局学生模型的框架，重构轻量的Unet作为学生模型，并用蒸馏损失保证模型性能的稳定.然后，在服务器上部署调节器筛选聚合的参与方，缓解数据不平衡对模型的影响.实验结果表明，该算法降低16倍以上的通信数据总量与约25%的单次训练时间，在异质性的数据集下，不会因为极端数据导致梯度爆炸与性能下降.此外，本文使用真实的COVID-19与HAM10000医疗数据，证明该模型的有效性.     

基于注意力机制的U型网络遥感影像分割

传统遥感影像分割算法存在分割精度低、小目标物体容易漏分、目标边缘分割模糊等问题。针对以上问题，提出了一种基于注意力机制的改进UNet卷积神经网络算法。通过UNet网络学习遥感影像目标的总体特征，引入注意力机制模块重点关注有用的信息并抑制无关的信息，使网络更好的区分不同类别的目标。实验结果表明，上述算法在ISPRS数据集上分割的总体精度得到了提高。与其它分割算法相比较，上述算法有效提高了遥感影像的分割精度，并且在目标边缘分割的更平滑和完整。     

基于多尺度特征融合模型的遥感图像建筑物分割

针对传统深度网络模型难以精确提取建筑物边缘轮廓特征及对不同尺寸建筑物无法自适应提取的问题,提出一种膨胀卷积特征提取的多尺度特征融合深度神经网络模型(Multiscale-feature fusion Deep Neural Networks with dilated convolution,MDNNet)对遥感图像建筑物自动分割的方法。首先在ResNet101模型中引入膨胀卷积扩大提取视野保留更多特征图像分辨率;其次利用多尺度特征融合模块获取多个尺度的建筑物特征并将不同尺度的特征融合;最终利用特征解码模块将特征图恢复到原始输入图像尺寸,实现遥感图像建筑物精确分割。在WHU遥感图像数据集的实验结果表明,提出模型有效克服道路、树木和阴影等因素影响,分割结果有效保留建筑物边界细节信息,有效提升分割精度,像素准确率PA达到0.864,平均交并比mIoU达到0.815,召回率Recall达到0.862。     

Sea-Land Segmentation of Remote Sensing Images Based on SDW-UNet

Image segmentation of sea-land remote sensing images is of great importance for downstream applications including shoreline extraction, the monitoring of near-shore marine environment, and near-shore target recognition. To mitigate large number of parameters and improve the segmentation accuracy, we propose a new Squeeze-Depth-Wise UNet (SDW-UNet) deep learning model for sea-land remote sensing image segmentation. The proposed SDW-UNet model leverages the squeeze-excitation and depth-wise separable convolution to construct new convolution modules, which enhance the model capacity in combining multiple channels and reduces the model parameters. We further explore the effect of position-encoded information in NLP (Natural Language Processing) domain on sea-land segmentation task. We have conducted extensive experiments to compare the proposed network with the mainstream segmentation network in terms of accuracy, the number of parameters and the time cost for prediction. The test results on remote sensing data sets of Guam, Okinawa, Taiwan, San Diego, and Diego Garcia demonstrate the effectiveness of SDW-UNet in recognizing different types of sea-land areas with a smaller number of parameters, reduces prediction time cost and improves performance over other mainstream segmentation models. We also show that the position encoding can further improve the accuracy of model segmentation.     

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。     

改进的遥感图像语义分割研究

近年来,随着遥感技术的不断发展,遥感图像在城市规划、农业规划及军事训练等领域有着极大的应用前景,对遥感图像的语义分割研究也变得尤为重要.提出一种基于改进Deeplabv3的遥感图像语义分割方法,通过改进单一的上采样层,利用主干网络中得到的残差进行多层上采样,保证图像在分辨率上的语义完整;同时,修改ASPP层中4层膨胀卷...     

多模态特征融合的遥感图像语义分割网络

遥感图像语义分割是指通过对遥感图像上每个像素分配语义标签并标注,从而形成分割图的过程,在国土资源规划、智慧城市等领域有着广泛的应用。高分辨率遥感图像存在目标大小尺度不一与阴影遮挡等问题,单一模态下对相似地物和阴影遮挡地物分割较为困难。针对上述问题,提出了将IRRG（infrared、red、green）图像与DSM（digital surface model）图像融合的遥感图像语义分割网络MMFNet。网络采用编码器-解码器的结构,编码层采用双输入流的方式同时提取IRRG图像的光谱特征和DSM图像的高度特征。解码器使用残差解码块（residual decoding block,RDB）提取融合后的特征,并使用密集连接的方式加强特征的传播和复用。提出复合空洞空间金字塔（complex atrous spatial pyramid pooling,CASPP）模块提取跳跃连接的多尺度特征。在国际摄影测量与遥感学会（international society for photogrammetry and remote sensing,ISPRS）提供的Vaihingen和Potsdam数据集上进行了实验,MMFNet分别取得了90.44%和90.70%的全局精确度,相比较与DeepLabV3+、OCRNet等通用分割网络和CEVO、UFMG_4等同数据集专用分割网络具有更高的分割精确度。     

基于改进HRNet的眼底视网膜血管分割算法

针对现有眼底视网膜血管分割算法普遍存在的微小血管细节丢失和病灶信息误判等问题,提出一种基于改进HRNet的血管分割算法.在预处理阶段,利用限制对比度自适应直方图均衡化和自适应的Gamma矫正提高血管与背景对比度;在编码阶段,将HRNet原始卷积替换为可变形卷积,提升卷积对复杂血管形态结构的适应能力;在多尺度特征融合阶段,引入空间金字塔池化和多尺度卷积,扩大感受野同时增强对目标局部特征关注度,改善血管伪影和细微信息丢失的问题.该算法在DRIVE数据库上仿真实验,其准确率、灵敏度和特异性分别为95.79％、80.33％和98.12％.     

基于改进标记的高分辨率遥感图像分水岭分割方法

扩展最小变换是标记分水岭变换中常见的标记提取方法,但实验证明,基于该方法的图像分割结果在地物边缘处仍会存在破碎多边形。本文采用一种新的标记提取方法,首先利用高斯低通滤波器对梯度图像进行平滑,然后在梯度图像的低频成分中利用扩展最小变换提取标记,最后利用二值标记图像对原始梯度图像进行梯度重建,分水岭变换在重建后的梯度上进行。实验证明,该方法可以有效地去除地物边缘处的破碎多边形。     

融合深度神经网络和空洞卷积的语义图像分割研究

语义分割是计算机视觉中的基本任务,是对图像中的不同目标进行像素级的分割与分类.针对多尺度的目标分割难题,本文提出了一种基于Res Net网络的方法,通过定义并联支路,将浅层特征图像信息融合到深层特征图像中,提出新的空洞空间金字塔模块,该模块采用并行的不同采样率的空洞卷积进行特征提取与融合,从而更有效的提取不同层的特征以及上下文信息,并且在新模块中加入批规范化计算,增强参数调优的稳定性.本文还采用了Adam自适应优化函数,在训练的过程中,使得每个参数的更新都具有独立性,提升了模型训练的稳定性.本文结果在PASCAL VOC 2012语义分割测试集中取得了77.31%mIOU的成果,优于Deeplab V3的效果.     

一种基于视觉特性的遥感图像分割

SAR图像存在乘性相干斑的影响,传统的图像分割方法不能很好保持图像的结构信息．文章研究了基于视觉特性的组合分割方法,该方法通过塔型方向滤波器组进行去噪,发展了各向异性的核期望转移滤波器,核的形状、尺度和方向都能自适应图像的局部结构,最后结合边缘检测对图像分割进行修正．分析和实验表明该方法对SAR图像是有效的．