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中国图象图形学报 2018年第9期23卷 1424-1432页

作者：张磊洪星王岳环周斌华中科技大学自动化学院武汉430074 多谱信息处理技术国家级重点实验室武汉430074 北京航天自动控制研究所北京100854

目的高分辨率遥感图像中,靠岸舰船检测有着广泛的应用前景,其主要难点在于舰船与港口陆地在空间上紧邻,在颜色和纹理特征上相似,舰船与港口陆地难以分割。针对这种情况,利用港口岸线平直的几何特点和靠岸舰船多为舷靠的停泊特点,提出一... 详细信息

目的高分辨率遥感图像中,靠岸舰船检测有着广泛的应用前景,其主要难点在于舰船与港口陆地在空间上紧邻,在颜色和纹理特征上相似,舰船与港口陆地难以分割。针对这种情况,利用港口岸线平直的几何特点和靠岸舰船多为舷靠的停泊特点,提出一种基于投影分析的靠岸舰船检测方法。方法首先,对原始图像进行预处理,利用K-means聚类算法与区域生长算法相结合的方式得到海陆分割图像,利用Sobel算子与Otsu分割结合的方式获取边缘图像;然后,通过改进的Hough变换提取直线特征,结合港岸几何特性定位港口岸线;再将海陆分割后的二值图像向沿岸线和垂直岸线两个方向进行投影,根据沿岸线方向投影形态确定和分离并靠舰船,根据垂直岸线方向的投影形态定位舰船目标;最后,利用舰船尺寸、长宽比、最小外接矩形占空比特征去除虚警。结果在15个港口场景不同分辨率的遥感图像测试集上,本文方法整体检测率达到85.4%,虚警率达17.2%;限定分辨率范围在2 4 m的情形下,检测率提高到93.5%,虚警率降低至5.3%。结论本文方法简单有效,无需港口先验信息,适用于多尺度和多方向的靠岸舰船目标检测任务,对不同类型舰船形态差异具有鲁棒性,且能够分离并靠舰船。

关键词：靠岸舰船检测岸线检测投影分析高分辨率遥感图像并靠船检测

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基于星载SAR图像的水体信息提取算法及应用研究

基于星载SAR图像的水体信息提取算法及应用研究

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作者：吴瀚杭州电子科技大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波传感器,凭借全天时、全天候的优势和特点,在地球观测和军事应用等方面有巨大的应用价值。随着SAR系统的不断发展,高分辨率SAR图像也趋于海量。如何准确、高效地从海量SAR图... 详细信息

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波传感器,凭借全天时、全天候的优势和特点,在地球观测和军事应用等方面有巨大的应用价值。随着SAR系统的不断发展,高分辨率SAR图像也趋于海量。如何准确、高效地从海量SAR图像中提取所需信息,实现自动解译是目前亟待解决的关键问题。本文重点关注岸线检测与水域提取这两大任务,提出了三种改进的SAR图像水体信息提取算法。1.提出一种基于改进区域可扩展拟合(Region-Scalable Fitting,RSF)模型的岸线检测算法。该方法采用由粗到精的策略来缩短主动轮廓模型的演化时间,利用OTSU算法得到较为粗糙的岸线轮廓,并将其设置为改进RSF模型初始轮廓,大大缩短了获取最终精确海岸线的演化时间。改进RSF模型的关键思想是在RSF能量中引入基于边缘能量项和全局能量项构建的能量泛函。在新的能量泛函中,基于高斯拉普拉斯算子和指数加权平均比算子检测得到的边缘能量项有助于准确定位岸线边缘,而基于熵的全局能量项可以充分利用SAR图像的全局统计特征。采用太湖区域实测图像的实验结果表明,相比于原始RSF模型,改进的RSF模型能够更加准确高效地进行岸线定位。2.提出了一种基于多尺度Deeplab(Multi-Scale Deeplab,MS-Deeplab)深度学习模型的洪灾检测方法。该模型综合利用SAR图像的双极化信息和多尺度特征来增强水体特征。首先,编码器采用轻量化的Mobile Net V2模型构建双通道主干网络,可以有效融合双极化SAR图像信息。其次,在主干网络中构建的多尺度特征融合模块能够有效利用SAR图像中的多层语义特征。最后,基于Cross-Entropy和Dice系数构建新的联合损失函数以缓解训练数据中水体和背景不平衡问题。采用哨兵1号实测图像的实验结果表明,该方法可以准确有效地检测到2021年河南省7.27暴雨带来的受灾区域,为灾害评估提供了有力的数据支撑。3.提出了一种基于混合注意力的Unet——Hybrid Attention Unet(HA-Unet)模型的城市水域检测方法。该模型采用混合注意力机制自适应增强可辨识水域特征并充分利用SAR图像的全局信息。考虑到浅层特征提取的冗余性,编码器浅层引入了空间和通道注意力模块,该局部注意力机制可以自适应增强水域特征。为提高模型的全局感知能力,编码器深层引入了基于多头自注意力模块,该全局注意力机制可以捕获SAR图像中的长距离空间依赖信息。采用杭州区域的实测图像实验结果表明,该方法在复杂场景下也能准确检测到水域。

关键词：合成孔径雷达图像岸线检测水域提取主动轮廓模型 MS-Deeplab HA-Unet

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