[發(fā)明專(zhuān)利]基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011496434.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112991257B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李剛;劉瑜;蔣驍;何友
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué);中國(guó)人民解放軍海軍航空大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/136;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張文姣

1.一種基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取變化前后的兩幅異質(zhì)遙感圖像并進(jìn)行配準(zhǔn)；

以在ImageNet中預(yù)訓(xùn)練的兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的VGG子網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)構(gòu)造所述半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)，其中，兩個(gè)所述VGG子網(wǎng)絡(luò)在ImageNet中預(yù)訓(xùn)練后能夠捕捉自然圖像的低層級(jí)特征；

在兩幅所述異質(zhì)遙感圖像的相同位置，分別提取少量以圖像小塊為單位的非變化區(qū)域，作為訓(xùn)練樣本；

構(gòu)造損失函數(shù)，通過(guò)最小化所述損失函數(shù)，訓(xùn)練所述半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)中的高層級(jí)特征以適應(yīng)兩幅所述異質(zhì)遙感圖像，獲得兩幅所述異質(zhì)遙感圖像的同質(zhì)特征；

以兩幅所述異質(zhì)遙感圖像作為所述半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)輸入，提取變化差異圖；

利用Otsu算法對(duì)所述變化差異圖二值化，得到最終的變化檢測(cè)圖；

所述VGG子網(wǎng)絡(luò)具有多尺度多層次結(jié)構(gòu)，以能夠保證所述高層級(jí)特征和所述低層級(jí)特征的分離；

所述VGG子網(wǎng)絡(luò)具有如下三個(gè)特征：一是無(wú)全連接層，但具有圖像局部信息的卷積層和池化層，用于提取具有局部信息的特征；二是兩個(gè)所述VGG子網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值已預(yù)訓(xùn)練于ImageNet中，在ImageNet訓(xùn)練之后，兩個(gè)所述VGG子網(wǎng)絡(luò)能夠捕捉自然圖像的低層級(jí)特征；三是將卷積層3-4、卷積層4-4和卷積層5-4作為同質(zhì)變換特征輸出的單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法，其特征在于，對(duì)所述卷積層3-4、所述卷積層4-4和所述卷積層5-4輸出的所述同質(zhì)變換特征進(jìn)行批標(biāo)準(zhǔn)化處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法，其特征在于，將兩個(gè)所述VGG子網(wǎng)絡(luò)的所述卷積層3-4、所述卷積層4-4和所述卷積層5-4的權(quán)值設(shè)置為可調(diào)節(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法其特征在于，所述損失函數(shù)為如下公式(1)：

其中，表示BN^n，m在第k個(gè)通道中(i，j)位置的輸出；W_m、H_m和C_m分別是BN^n，m的寬度、高度和通道數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法，其特征在于，所述變化差異圖通過(guò)如下公式(2)和公式(3)得到，其中，所述公式(2)和所述公式(3)分別為

其中，所述公式(2)中的m∈{3，4，5}；

I_d＝D₃+G(D₄)+G(D₅) (3)

其中，公式(3)中的I_d為變化差異圖，G(·)是雙線性插值函數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法，其特征在于，采用公式(4)進(jìn)行二值化，所述公式(4)如下：

I_b＝Otsu(I_d) (4)

其中，所述公式(4)中的Otsu(·)是Otsu二值化函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半監(jiān)督孿生網(wǎng)絡(luò)的異質(zhì)遙感圖像變化快速檢測(cè)方法，其特征在于：在發(fā)生變化的區(qū)域，利用天空基手段獲取變化前后的兩幅所述異質(zhì)遙感圖像。