[發(fā)明專利]基于Deeplabv3+網(wǎng)絡(luò)模型的海島礁遙感影像地質(zhì)分類方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210389921.6
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114743103A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海濱;滕惠忠;金際航;賈俊濤;王耿峰;楊長保;閘旋;楊盼;葉秋果;辛憲會;陸博文;鄭子皓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍92859部隊(duì)
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/40;G06V10/764;G06V10/80;G06V10/82;G06V10/774;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發(fā)明涉及一種基于Deeplabv3+網(wǎng)絡(luò)模型的海島礁遙感影像地質(zhì)分類方法，其技術(shù)特點(diǎn)是：獲取珊瑚島礁的原始遙感影像，并對原始遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；建立珊瑚島礁的地質(zhì)分類體系，從預(yù)處理后的遙感影像中進(jìn)行特征提取與分類，得到珊瑚島礁的地質(zhì)分類數(shù)據(jù)集；使用珊瑚島礁的地質(zhì)分類數(shù)據(jù)集對Deeplabv3+卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ResNet殘差網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的識別與分類模型；使用訓(xùn)練后的識別與分類模型進(jìn)行預(yù)測，得到海島礁遙感地質(zhì)分類結(jié)果圖。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，用于海洋珊瑚島礁的高分辨率遙感影像分類，具有較高的分類精度并且能夠較好地區(qū)分不同地物之間的細(xì)節(jié)，總體分類精度和Kappa系數(shù)分別為97.57％和0.9643，可廣泛用于海島礁遙感地質(zhì)分類。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于Deeplabv3+網(wǎng)絡(luò)模型的海島礁遙感影像地質(zhì)分類方法。

背景技術(shù)

珊瑚礁是熱帶海洋中淺水造礁石珊瑚蟲體和其他附礁生物的遺骸經(jīng)過膠結(jié)作用形成的，它們是海洋中一種極其特殊的生態(tài)系統(tǒng)，被稱為“海洋中的熱帶雨林”和“藍(lán)色沙漠中的綠洲”，因此，珊瑚礁不僅是海洋中的一種重要資源，而且也是一種重要的陸地資源。

珊瑚礁是我國開發(fā)利用、保護(hù)和控制海域的重要支點(diǎn)。對珊瑚礁進(jìn)行精細(xì)的調(diào)查分析具有重要意義，不僅是對珊瑚礁資源開發(fā)利用和管理保護(hù)的支持，也是珊瑚礁工程建設(shè)、航行安全保護(hù)和維護(hù)國家海洋權(quán)利和領(lǐng)土完整的重大需求。然而，受自然環(huán)境條件等因素的限制，如珊瑚礁往往狹小、地理結(jié)構(gòu)單一以及生態(tài)環(huán)境脆弱，因此，珊瑚礁大多不易或不適合大規(guī)模、高頻的野外調(diào)查。

遙感技術(shù)作為一種新興的、非接觸式的調(diào)查手段，具有大面積的同步覆蓋、對同一區(qū)域進(jìn)行重復(fù)檢測、精度高、信息量豐富等優(yōu)點(diǎn)。尤其高分辨率遙感還具有較高的空間分辨率和定位精度，已被證實(shí)是開展珊瑚島礁調(diào)查與監(jiān)測的一種有效技術(shù)手段。多平臺、多傳感器、多種空間和光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)可應(yīng)用于珊瑚島礁，高分辨率遙感技術(shù)已成為大范圍進(jìn)行珊瑚島礁分類的重要手段。

傳統(tǒng)的高分辨率遙感影像分類技術(shù)往往需要人工的參與，例如基于閾值分割法、區(qū)域分割法、機(jī)器學(xué)習(xí)算法SVM和邊緣檢測分割法等，這些方法需要人工選取合適的特征參數(shù)，針對邊界清晰的簡單場景有很好的分割效果，但在復(fù)雜場景下準(zhǔn)確性和分割效果較差。其次由于遙感圖像光譜分辨率較低，傳統(tǒng)的遙感影像分類方法存在分割精度低和分割邊界模糊等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、精度高且分類準(zhǔn)確的基于Deeplabv3+網(wǎng)絡(luò)模型的海島礁遙感影像地質(zhì)分類方法。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于Deeplabv3+網(wǎng)絡(luò)模型的海島礁遙感影像地質(zhì)分類方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取珊瑚島礁的原始遙感影像，并對原始遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

步驟2、建立珊瑚島礁的地質(zhì)分類體系，從預(yù)處理后的遙感影像中進(jìn)行特征提取與分類，得到珊瑚島礁的地質(zhì)分類數(shù)據(jù)集；

步驟3、使用珊瑚島礁的地質(zhì)分類數(shù)據(jù)集對Deeplabv3+卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ResNet殘差網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練后的識別與分類模型；

步驟4、使用訓(xùn)練后的識別與分類模型進(jìn)行預(yù)測，得到海島礁遙感地質(zhì)分類結(jié)果圖。

進(jìn)一步，所述珊瑚島礁的原始遙感影像采用Quick Bird高分辨率遙感影像。

進(jìn)一步，所述步驟1對原始遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理包括幾何校正、圖像融合和圖像增強(qiáng)，使得島、礁、沙、灘的信息都得到增強(qiáng)。

進(jìn)一步，所述步驟2建立珊瑚島礁的地質(zhì)分類體系將巖石類型分為如下七種類型：砂屑灰?guī)r、細(xì)砂、中砂、粗砂、珊瑚礫屑灰?guī)r、珊瑚礫塊灰?guī)r和珊瑚骨架灰?guī)r。