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专利号: 2024104172091
申请人: 临沂大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种结合超分辨率技术的遥感图像语义分割方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:遥感图像数据预处理;

S2:根据步骤S1处理后的图像数据制作用于低分辨率遥感图像分割任务的数据集;

S3:构建结合超分辨率技术的遥感图像语义分割模型;

S4:使用步骤S2中的数据集对步骤S3搭建的分割模型进行训练、优化和测试,并保存得到的最优模型结构和权重;

S5:将低分辨率遥感图像输入步骤S4得到的最优超分辨率模型中,最后生成高分辨率的图像分割结果;步骤S3包括以下步骤:

S31:多尺度特征编码器,编码器采用双路径结构:下采样路径和上采样路径;下采样路径采用残差自注意力块RSAB(Residual Self-Attention Block);编码器中共有m个残差自注意力块RSAB,每个残差自注意力块RSAB以比例因子为2对特征图像进行下采样,并通过跳转连接将输出传递给解码器;上采样路径使用亚像素卷积以比例因子2对特征图进行两次上采样,为解码器中HR特征的处理提供了足够的低频信息;具体来说,在编码器中,输入的LR图像首先经过3×3卷积生成特征S32:超分辨率融合解码器,解码器由级联的超分辨率Transformer块SRTB(Super-Resolution Transformer)构成,利用超分辨率和分割任务在特征提取和处理方面的共性,SRTB在探索深层特征的语义信息的同时实现超分辨率解码;解码器由m+n个SRTB组成,m和n分别表示RSAB和亚像素卷积的数量;编码器中下采样路径的输出用作解码器的输入;同时,编码器中的特征通过跳转链接与解码器中相应大小的特征进行组合;具体来说,编码器的输出特征S33:多路径特征细化块,解码器结合了编码器提供的包含丰富低频信息的特征,它完成了深层语义信息的提取与高频特征的重构;通过矩阵加法简单地融合这些特征会降低分割精度;因此,设计多路径特征细化模块MFRB(Multi-path Feature Refinement Block)来使这些特征更有效地融合以提高分割精度;MFRB将输入的特征被分成四组,通过多尺度卷积和不同注意力机制处理,然后通过逐元素相乘以实现空间交互,最后自适应融合;具体来说,给定输入特征

2.根据权利要求1所述结合超分辨率技术的遥感图像语义分割方法,其特征在于,步骤S1包括以下步骤:S11:选用ISPRS Vaihingen数据集、ISPRS Potsdam数据集以及LoveDA数据集,通过人工筛选,剔除分辨率低,色彩偏差大的图像数据;

S12:将原数据集中的图像与标签切分成1024像素×1024像素的块重新组成新的数据集,按照8:2随机分配为训练集和测试集。

3.根据权利要求1所述结合超分辨率技术的遥感图像语义分割方法,其特征在于,步骤S2包括以下步骤:S21:将S12得到的数据集中的图像数据进行4倍和2倍的随机下采样,生成256像素×256像素的低分辨率LR数据集,LR图像作为模型的输入,原始图像作为高分辨率HR图像,标签不变;

S22:根据图像包含信息的丰富程度、超分辨率任务以及分割任务对训练数据的需求剔除步骤S21中不合格的样本;最后生成包含LR图像,HR图像以及标签的LR-HR数据集:LR-Vaihingen,LR-Potsdam,LR-LoveDA。

4.根据权利要求1所述结合超分辨率技术的遥感图像语义分割方法,其特征在于,步骤S4具体包括以下步骤:S41:设置各项训练参数并开始训练模型,其中批次大小设置为4;初始学习率设置为0.001;模型内部通道数为64;输入图像尺寸为3通道,256×256像素;总训练轮数为1000,每50轮验证一次并保存模型权重;

S42:构建用于模型反向传播的基于交叉熵的损失函数;每个像素对应的损失函数为:得到的损失值用于参数的迭代更新;

S43:验证和测试模型效果使用平均F1分数mF1和平均交并集mIoU;mIoU计算公式为S44:对比验证得到的评估结果,如果此次得到的评估结果最高则将此轮模型权重保存为最优权重;

S45:通过Adam优化算法更新网络的参数;循环上述步骤,迭代模型直到完成训练次数,最后输出最优模型权重。

5.根据权利要求1所述结合超分辨率技术的遥感图像语义分割方法,其特征在于,步骤S5包括以下步骤:S51:将步骤S4中保存的最优权重加载到步骤S3搭建的超分辨率分割模型中;

S52:将低分辨率遥感图像输入模型中生成高分辨率可视化分割结果图。