[發明專利]一種GF-1 WFV衛星影像超分辨率方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202210195032.6
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114254715B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉榮杰;肖艷芳
• 申請（專利權）人: 自然資源部第一海洋研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/08;G06V20/10;G06V10/82
• 代理公司: 北京云嘉湃富知識產權代理有限公司 11678
• 代理人: 阮文

本發明屬于衛星傳感器技術領域，公開了一種GF?1 WFV衛星影像超分辨率方法、系統及應用，基于時空同步的GF?1 PMS和WFV影像進行GF?1 WFV影像超分辨率建模，構建基于深層殘差卷積神經網絡的GF?1 WFV影像超分辨率模型GFRCAN；在殘差模塊中引入坐標注意力機制，捕獲影像中長距離依賴關系，挖掘影像空間特征；將峰值信噪比PSNR用于網絡損失計算，實現超分過程中的影像光譜特征保持；在損失函數中引入SSIM，實現地物細節信息保持；在網絡深層特征提取后添加自適應多尺度空間注意力模塊AMSA，融合不同尺度特征。實驗表明，GFRCAN模型可實現GF?1 WFV衛星影像的2倍超分辨率。

技術領域

本發明屬于衛星傳感器技術領域，尤其涉及一種GF-1 WFV衛星影像超分辨率方法、系統、計算機設備、計算機可讀存儲介質、信息數據處理終端。

背景技術

衛星影像空間分辨率是衛星傳感器的重要指標，衛星影像空間分辨率越高其包含的地物形態信息就越豐富，能識別的目標就越小。在實際應用中，往往希望衛星影像同時具有較高的光譜分辨率和空間分辨率，以及較大的幅寬。但是衛星傳感器受硬件條件的限制，難以在衛星傳感器光譜分辨率、空間分辨率和幅寬同時取得最優，往往是三者的折中。GF-1衛星同時搭載了大幅寬（800 KM）中等分辨率（16m）的WFV（Multispectral Wide Field ofView）傳感器和小幅寬（60km）高分辨率的PMS（panchromatic and multispectral）傳感器，在硬件上實現了高分辨率和大幅寬的結合。但是受重訪周期和幅寬的限制，GF-1數據的應用還是以大幅寬中分辨率的WFV數據為主，未能實現大幅寬與高分辨率的有機結合。因此，如何結合GF-1兩個傳感器的優勢，做到大幅寬和高分辨率的有機結合值得深入研究。

超分辨率（Super-Resolution，SR）是指從低分辨率圖像重建出相應的高分辨率圖像的過程，是計算機視覺和圖像處理的重要組成部分，被廣泛應用于醫學、數字多媒體、安全監控、遙感遙測等領域。其中，遙感遙測是圖像超分辨率技術應用的重要領域，超分辨率技術被廣泛應用于衛星影像空間分辨率的提升。因此，可以通過超分辨技術提升GF-1 WFV的空間分辨率以實現大幅寬和高分辨率的目標。但是，目前還沒有關于GF-1 WFV衛星影像超分辨率的研究。針對普通RGB圖像超分辨率，研究人員提出了大量超分辨率方法。但是不同于RGB圖像，衛星影像包含豐富的光譜和空間信息，因此面向普通RGB圖像的超分辨方法無法應用于衛星影像。而目前針對Landsat、Sentinel等衛星影像的超分辨率方法由于傳感器的差異，也無法應用于GF-1 WFV衛星影像。因此，需要發展面向GF-1 WFV影像的超分辨率方法。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

（1）受重訪周期和幅寬的限制，GF-1數據的應用還是以大幅寬中分辨率的WFV數據為主，未能實現大幅寬與高分辨率的有機結合。

（2）目前還沒有關于GF-1 WFV衛星影像超分辨率的研究。

（3）目前針對普通RGB圖像和其他衛星影像的超分辨率方法由于傳感器的差異，無法應用于GF-1 WFV衛星影像。

解決以上問題及缺陷的難度為：衛星影像超分辨率過程中空間和光譜信息的保持是衛星影像超分辨率的難點，超分辨率后的影像往往存在光譜失真和空間結構變形的現象。

解決以上問題及缺陷的意義為：不同于普通的RGB圖像，衛星影像包含豐富的光譜和空間信息，而這些光譜和空間信息是衛星影像地物分類和識別的主要依據。超分辨率后的衛星影像空間信息和光譜信息的保持效果直接影響到超分辨影像的后續應用，例如目標識別、地物分類等。因此，超分辨率過程中地物光譜和空間信息的保持尤為重要。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本發明公開實施例提供了一種GF-1 WFV衛星影像超分辨率方法、系統、計算機設備、計算機可讀存儲介質、信息數據處理終端。所述技術方案如下：