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仿真图像与遥感影像混合的训练方法研究

计算机仿真 2023年第1期40卷 213-217,222页

作者：曹亚明肖奇杨震中国科学院国家空间科学中心北京101401 中国科学院大学北京100049

针对真实遥感数据对于神经网络模型的训练效果有限、真实样本的获取在某些条件下受限、真实遥感数据所含特征有限等问题,提出将不同数量、分辨率的仿真图像作为部分训练样本,与真实训练样本相混合、组成新的训练数据集的方法。仿真图像... 详细信息

针对真实遥感数据对于神经网络模型的训练效果有限、真实样本的获取在某些条件下受限、真实遥感数据所含特征有限等问题,提出将不同数量、分辨率的仿真图像作为部分训练样本,与真实训练样本相混合、组成新的训练数据集的方法。仿真图像与真实图像都可以单独用作训练样本,将两种训练样本混合后即形成了包含仿真图像与真实遥感图像的混合数据集,使用混合数据集对网络训练,并对混合数据集的样本均衡性进行研究。实验结果表明仿真图像作为训练样本可以有效提高网络对于遥感影像小目标的检测准确率,尤其是在有云雾遮挡的情况下。从混合数据集的均衡性考虑,随着仿真图像数量的增加,模型的准确率先提高后降低,不同分辨率条件下用作混合数据集的仿真图像的最佳数量不同。

关键词：仿真图像训练样本遥感小目标神经网络

一种基于散射特征增强的SAR目标电磁仿真图像质量提升方法

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信号处理 2023年第9期39卷 1573-1586页

作者：张祥辉封斯嘉马晓杰张思乾孙浩计科峰陈珲国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室湖南长沙410073 东南大学信息科学与工程学院、毫米波国家重点实验室江苏南京210096

现阶段深度学习算法在对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标识别时,通常面临着实测数据部分样本缺失的情况,利用电磁仿真数据进行辅助识别是有效途径之一。然而,仿真和实测数据存在不可避免的差异,现有仿真图像质量提升方... 详细信息

现阶段深度学习算法在对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)目标识别时,通常面临着实测数据部分样本缺失的情况,利用电磁仿真数据进行辅助识别是有效途径之一。然而,仿真和实测数据存在不可避免的差异,现有仿真图像质量提升方法更关注仿真和实测图像整体风格的相似性,忽略了面向识别的目标散射特征的重要性。针对上述问题,本文提出了一种基于散射特征增强的SAR目标电磁仿真图像质量提升方法。该方法在循环生成对抗网络(Cycle Generative Adversarial Networks,CycleGAN)框架下,改进损失函数,一方面使用最小二乘损失函数替代交叉熵损失函数,避免了梯度消失,实现对目标纹理结构特征的迭代优化;另一方面引入MS-SSIM-L1损失函数,更好地保留生成图像的细节信息和结构轮廓,保持目标整体结构一致性,同时有效避免模型的过度学习。基于4类车辆目标仿真数据集和MSTAR实测数据集,利用目标轮廓、阴影轮廓和目标强度特征相似度指标,验证了本文方法增强了目标细节纹理和结构轮廓等散射特征。在此基础上,结合A-ConvNets网络开展了目标分类识别实验,相较于原始CycleGAN方法,本文方法在不同样本缺失条件下均提高了识别准确率。通过特征可视化,表明生成图像更接近实测图像的目标特征分布,验证了本文方法的有效性。

关键词：合成孔径雷达图像循环生成对抗网络仿真图像质量提升目标识别

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仿真图像应用于深度学习的可行性方法研究

仿真图像应用于深度学习的可行性方法研究

作者：王志斌西安电子科技大学

学位级别：硕士

目前,相比于普通机器学习算法,深度学习类算法具有更高的研究价值,但其在应用中也面临着不可回避的问题:深度学习依赖大规模数据的支持,小样本训练出的模型表现出的性能往往较为低下。而某些情况下,大规模样本的获取工作较为困难。例如... 详细信息

目前,相比于普通机器学习算法,深度学习类算法具有更高的研究价值,但其在应用中也面临着不可回避的问题:深度学习依赖大规模数据的支持,小样本训练出的模型表现出的性能往往较为低下。而某些情况下,大规模样本的获取工作较为困难。例如红外场景下的图像数据,其实拍图像获取成本高,难以获取各种不同条件下的数据。因此对于该领域的图像处理问题,深度学习算法的应用则显得力不从心。而通过图像仿真的方法可以较快捷地获取大规模图像数据,并且可以根据需要添加各种场景因素,因此使用仿真图像作为深度学习算法数据集的方式有待于深入研究。由于仿真图像与实拍图像存在一定差异,因此本文探讨了仿真图像作为深度学习算法数据集的可行性。本文从目标识别检测任务入手,选取了数据稀缺、难以通过实拍的方式获得的目标领域——红外场景下的舰船目标进行了图像仿真,并使用仿真得到的大量样本对卷积神经网络模型算法进行了训练。在算法方面,选取了现存成熟的深度学习目标识别检测类算法——SSD算法进行测试。本文通过互联网资源获得了少量实拍红外舰船数据作为小样本,验证了小样本训练的方式在深度学习算法下表现出的性能,并通过仿真大量样本的方式进行了性能对比,说明了仿真图像作为深度学习数据集的可行性。最后,尽管使用小样本直接训练卷积神经网络模型的方式存在问题,但小样本数据作为实拍数据,具有更大的价值。因此本文对单纯使用仿真图像进行训练的过程进行了流程改进。该过程基于Tr-AdaBoost算法的思想,对少量实拍样本与大量仿真样本在训练过程中占有的权重进行分配,最终发现经过改进后的训练模型具有更高的预测性能,指明了仿真图像作为深度学习数据集的合理方法。

关键词：深度学习小样本仿真图像目标检测红外目标卷积神经网络

基于深度学习和仿真图像的遥感舰船数据扩增方法研究与应用

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基于深度学习和仿真图像的遥感舰船数据扩增方法研究与应用

作者：肖奇中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)

学位级别：硕士

近年来,遥感成像技术和深度学习方法得到了快速发展,在遥感图像的智能处理和解译领域,深度学习已经展现出了巨大的潜力。数量充足和标注精确的训练数据是提高深度学习算法性能的主要驱动因素之一。然而,在某些非合作场景下,遥感图像数... 详细信息

近年来,遥感成像技术和深度学习方法得到了快速发展,在遥感图像的智能处理和解译领域,深度学习已经展现出了巨大的潜力。数量充足和标注精确的训练数据是提高深度学习算法性能的主要驱动因素之一。然而,在某些非合作场景下,遥感图像数据的稀缺往往会导致深度学习模型性能低下。基于成像仿真技术搭建的仿真框架可以灵活便捷地生成大量图像数据,因此本文针对遥感舰船图像分类任务当中存在的真实图像数据稀缺问题,开展借助仿真舰船图像实现遥感舰船数据扩增方法的研究和应用。由于仿真舰船图像无法模拟真实舰船图像的全部细节特征,因此需要针对仿真舰船图像应用于遥感舰船数据扩增的可行性进行分析研究。本文提出了一种将仿真图像作为训练样本的数据扩增方法。该方法通过搭建海面场景下典型舰船目标的仿真框架构造仿真舰船图像数据集,与少量真实舰船图像构成混合数据集,并将其作为神经网络的训练数据,开展分类模型的迭代训练。实验结果表明,相较于主流的数据扩增方法,该方法能够将遥感舰船图像分类模型的精度进一步提高1%～2%,充分验证了该方法的有效性,同时也说明了仿真图像应用于遥感舰船数据扩增的可行性。针对仿真舰船图像与真实舰船图像在风格特征层面存在域差异的问题,本文提出了一种基于仿真图像和风格迁移网络的渐进式数据扩增方法。该方法利用改进后的风格迁移网络实现了仿真舰船图像到真实舰船图像的风格特征对齐,进而将迁移后的舰船图像与少量真实舰船图像构成混合数据集,并作为神经网络分类模型的训练数据进行迭代训练。实验结果表明,相较于主流的数据扩增方法和本文提出基于仿真图像的数据扩增方法,该方法能够将遥感舰船图像分类模型的精度进一步提高2%～3%,充分验证了该方法的有效性,同时指明了基于仿真图像对深度学习模型进行数据扩增的研究方向。最后,结合数据安全性和技术自主性的实际需求,将遥感舰船图像分类算法和本文提出的渐进式数据扩增方法在国产AI芯片寒武纪MLU220进行了模型剪枝、移植和部署,搭建了基于寒武纪MLU220的遥感舰船数据扩增与图像分类系统,对系统的整体性能指标和稳定性进行了测试与分析,结果表明整个系统运行良好,遥感舰船图像分类准确率达86.58%,实时处理帧率可达32帧,满足实时运行要求。

关键词：遥感技术数据扩增图像分类仿真图像 MLU220

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一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法

系统仿真学报 2013年第6期25卷 1359-1363,1375页

作者：黄嘉辛陆军赵凌君匡纲要国防科学技术大学电子科学与工程学院长沙410073

在基于实测图像模板的SAR目标分类方法中,环境因素、成像参数等差异性造成了模板库存储量过大与完备性需求的矛盾。针对此问题提出一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法,通过减少模板库的存储量来降低实测数据的采集成本。该方法首先... 详细信息

在基于实测图像模板的SAR目标分类方法中,环境因素、成像参数等差异性造成了模板库存储量过大与完备性需求的矛盾。针对此问题提出一种基于仿真图像模板的SAR目标分类方法,通过减少模板库的存储量来降低实测数据的采集成本。该方法首先采用正则化方法对图像进行预处理来减少噪声,在此基础上提取目标峰值特征,然后利用几何哈希匹配算法实现目标的分类。实验中的仿真图像模板库采用RadBase软件生成,结果表明新方法对MSTAR实测数据进行目标分类的精确度较高,适应性较好。

关键词： SAR图像正则化处理峰值提取几何哈希目标分类仿真图像

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欺骗目标仿真SAR图像可信度评估方法

电子信息对抗技术 2018年第3期33卷 53-58页

作者：李国靖叶伟劳国超张子博航天工程大学解放军93534部队

针对宽带合成孔径雷达欺骗干扰图像源生成及其效果评估问题,对典型目标进行三维建模和电磁散射特征计算,利用二维成像算法构建了欺骗目标仿真SAR图像的预估模板库,在此基础上,利用图像质量和相似度对欺骗图像进行可信度评估,提出了基于... 详细信息

针对宽带合成孔径雷达欺骗干扰图像源生成及其效果评估问题,对典型目标进行三维建模和电磁散射特征计算,利用二维成像算法构建了欺骗目标仿真SAR图像的预估模板库,在此基础上,利用图像质量和相似度对欺骗图像进行可信度评估,提出了基于散射强点旋转相关和纹理特征匹配的图像相似度评估指标,建立了仿真SAR图像可信度评估指标体系和综合评价模型,通过仿真实验对模型的有效性进行了验证。

关键词：合成孔径雷达欺骗目标仿真图像图像质量相似度可信度

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全局运动模糊恢复中仿真图像的修正

暨南大学学报（自然科学与医学版） 2005年第3期26卷 341-344页

作者：潘琪蔡利栋暨南大学计算机科学系广东广州510632

　为了统一评价各种全局运动模糊恢复算法的性能,提出了产生运动模糊仿真图像的软件应该满足的几项要求,并根据运动模糊产生的机理,分析与修正了采用PhotoShop所生成的运动模糊仿真图像中的不合理部分.试验结果表明,这样生成的运动模糊... 详细信息

　为了统一评价各种全局运动模糊恢复算法的性能,提出了产生运动模糊仿真图像的软件应该满足的几项要求,并根据运动模糊产生的机理,分析与修正了采用PhotoShop所生成的运动模糊仿真图像中的不合理部分.试验结果表明,这样生成的运动模糊仿真图像是可行的.

关键词：运动模糊图像恢复仿真图像

论丝网版画中图像仿真的视觉传达——分析数码技术介入丝网版现象

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论丝网版画中图像仿真的视觉传达——分析数码技术介入丝网版现象

作者：董然四川美术学院

学位级别：硕士

在这个被互联网重新建构的21世纪里,我们的生活因电脑及移动终端的普及发生了翻天覆地的变化。在20年前,人们对图像的观摩方式,大多在特定的环境中去实现的。例如,电影院、冲印照相馆、杂志报纸等,或者当人们想看到画作的时候会走进博物... 详细信息

在这个被互联网重新建构的21世纪里,我们的生活因电脑及移动终端的普及发生了翻天覆地的变化。在20年前,人们对图像的观摩方式,大多在特定的环境中去实现的。例如,电影院、冲印照相馆、杂志报纸等,或者当人们想看到画作的时候会走进博物馆,而如今二三十年后,在互联网时代下,我们对图像的消费,逐步转换成随时随地从各种屏幕中获得信息及图片,在虚拟的仿真环境中来实现肉身体验。比如我们的照片不再需要打印,而是在移动终端分享传播,甚至我们想看画作时也不必再走进博物馆,而是去网上体验虚拟博物馆浏览著名画作。那么现阶段互联网也变成了普世媒体,之所以称为普世就是无所不在,从机械复制时代大量传播开始,直到基于数码技术及全球互通的信息技术之上,互联网成为比较重要的图像的传播途径。大量的图片信息在庞大的互联网群体里快速流通,逐渐地我们就这样进入了“读图时代”。艺术作品作为“读图时代”的重要的组成要素之一,不可避免的形成了当代审美趋势与先进科技融入艺术作品的现象。其中版画中的丝网版作为与科技结合最为紧密的画种,首当其冲的受到科技革新所带来的影响。又因版画是最具大众文化特性的艺术手段,同时会吸引众多艺术家接受并广泛参与其中。我们有理由相信现代图像技术语言的加入,推动了丝网版概念的扩展同时也为版画艺术形式的发展带来了更多的可能性。本文主要梳理了数码技术下的图像介入丝网版画这一现象的形成与发展,及后续所能产生的影响。当技术的进步带来了新的审美可能,对技术与审美相互作用在丝网版画应用领域所带来的新形式乃至扩展了版画的边界,丰富了版画的内容进行分析,并作出合理的展望。本文一共分为五个章节,第一章主要叙述了一下此次论题的意义与目的和国内外对于这个问题的研究现状。第二章至第四章节,从技术与审美之间的相互作用的讨论开始谈起,至对丝网版画无论是技法还是观念的发展历程的影响,并结合着多个艺术家的案例进行论述。最为重要的是通过梳理过程及总结当下能更有利于对丝网版画发展方向的展望及提出更多的可能性。

关键词：丝网版画仿真图像数码技术

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数字全息仿真图像

数字全息仿真图像

作者：郎海涛中国海洋大学

学位级别：硕士

数字全息技术是全息技术与现代计算机技术、数字图像处理技术、空间光调制技术及自动化控制技术相结合而产生的一种新兴技术。本文介绍了利用数字全息技术实现三维、真彩色、具有动态效果的数字全息仿真图像的方法。利... 详细信息

数字全息技术是全息技术与现代计算机技术、数字图像处理技术、空间光调制技术及自动化控制技术相结合而产生的一种新兴技术。本文介绍了利用数字全息技术实现三维、真彩色、具有动态效果的数字全息仿真图像的方法。利用数字全息技术实现三维、真彩色、具有动态效果的数字全息仿真图像的基本原理包括：1、全息记录能够再现图像的真实情况;2、包含视差信息的二维数字图像形成三维视觉感觉的合成原理;3、利用多帧带有时间信息的静态图像合成动态效果的原理;4、复现图像真实颜色的全息编码记录原理。本文的工作重点在于对于动态效果的实现，以及对图像原始真彩色效果复现的研究。通过大量的实验，总结出了能够实现良好的动态效果的动态过程选择原则、实现真彩色复现的三原色波长选择原则、以及全息记录编码方法。制作了具有动态效果的三维、真彩色全息仿真图像。文章主要内容分为四部分：第一章前言部分给出了数字仿真图像的概念，简单介绍了从通常的全息图像到数字仿真图像的发展过程，并交待了本论文所要做的工作;第二章对能够应用数字全息方法实现图像仿真的原理作了分析，重点对采用多帧静态图像实现动态效果的原理及记录方法，采用彩虹全息编码记录实现彩色复现的原理及实现方法作了详细的讨论;第三章介绍了采用本文的方法实现数字仿真图像的具体实现过程，给出了各步骤的具体方法，及参数指标;第四章从图像的仿真效果角度出发，讨论了采用该方法所解决的一些问题，以及实验中遇到尚未解决的一些问题。分析了这些问题的产生原因，并尝试着给出了一些解决办法。同时提出了采用数字全息方法实现图像仿真下一步工作设想。

关键词：数字全息彩虹全息彩色全息仿真图像