高分辨率遥感影像解译中的机器学习范式     

周培诚  程塨  姚西文  韩军伟 《遥感学报》2021,25(1):182-197

高分辨率遥感影像解译是遥感信息处理领域的研究热点之一,在遥感大数据知识挖掘与智能化分析中起着至关重要的作用,具有重要的民用和军事应用价值。传统的高分辨率遥感影像解译通常采用人工目视解译方式,费时费力且精度低。所以,如何自动、高效地实现高分辨率遥感影像解译是亟待解决的问题。近年来,随着人工智能技术的飞速发展,采用机器学习方法实现高分辨率遥感影像解译已成为主流的研究方向。本文结合高分辨率遥感影像解译的典型任务,如目标检测、场景分类、语义分割、高光谱图像分类等,系统综述了5种代表性的机器学习范式。具体来说,本文分别介绍了不同机器学习范式的定义、常用方法以及代表性应用,包括全监督学习(如支持向量机、K-最近邻、决策树、随机森林、概率图模型)、半监督学习(如纯半监督学习、直推学习、主动学习)、弱监督学习(如多示例学习)、无监督学习(如聚类、主成分分析、稀疏表达)和深度学习(如堆栈自编码机、深度信念网络、卷积神经网络、生成对抗网络)。其次,深入分析五种机器学习范式的优缺点,并总结了它们在遥感影像解译中的典型应用。最后,展望了高分辨率遥感影像解译的机器学习发展方向,如小样本学习、无监督深度学习、强化学习等。  相似文献   

数据驱动的蒸散发遥感反演方法及产品研究进展     

刘萌  唐荣林  李召良  高懋芳  姚云军 《遥感学报》2021,25(8):1517-1537

蒸散发是水圈、大气圈和生物圈中水分循环和能量交换的纽带。在全球尺度上,蒸散发约占陆地降水总量的60%;作为其能量表达形式,潜热通量约占地表净辐射的80%。随着通量观测技术的发展,全球长期持续的观测数据得以获取和共享,近年来基于数据驱动的蒸散发遥感反演方法取得了较好的研究进展。本文针对数据驱动的蒸散发遥感反演方法和产品,从经验回归、机器学习和数据融合3个方面展开,对现有的研究进展进行了梳理、归纳和总结,并从驱动数据、反演方法、已有产品等方面指出目前仍存在的问题和不足。未来仍需开展数据驱动的高时空分辨率的蒸散发遥感反演方法的研究,有效考虑地表温度和土壤水分等可以指示地表蒸散发短期变化的重要信息,同时加强基于过程驱动的物理模型与数据驱动的模型的结合,使两类模型能互为补充、各自发挥所长,共同推动蒸散发遥感反演研究水平的进步。  相似文献   

石窟寺文物的数字化保护与利用     

李敏  刁常宇  葛云飞  裘霖山  李丽 《遥感学报》2021,25(12):2351-2364

随着信息技术的飞速发展,石窟寺文物的数字化保护与利用引起了国内外的广泛关注。文章从石窟寺文物数字化采集、保护和利用等方面进行系统梳理,重点分析石窟寺文物数字化保护中三维信息获取、三维重建评价以及三维打印等相关前沿信息技术的应用现状。并针对石窟寺文物数字化保护和利用工程实践中的难点,给出采用激光脉冲三维采集细部结合多视图重建采集整体形状的三维重建结合三维打印的解决方案。同时,针对摄影测量计算过程中可能出现的整体形状偏差,采用脉冲式激光三维扫描仪在石窟中进行整体扫描来建立石窟三维形状的框架,以对多视图重建计算中的空间解算误差进行约束。其中,提出了基于关键参数一致化的分布式集中约束调整方法,在保障精确度的同时得到更好的计算效率。然后通过云冈石窟和龙门石窟字化保护和利用的经典案例,具体分析工程实践中的难点,并探讨以上解决方案的可行性。综合考虑成本与效果等多种因素,该方案是当前技术条件下性价比相对较高,同时可以兼顾色彩与质感原真再现的解决思路。最后对未来趋势进行展望并给出相关技术和应用建议。  相似文献   

植被生态遥感参数定量反演研究方法进展     

赵燕红  侯鹏  蒋金豹  姜赟  张兵  白君君  徐海涛 《遥感学报》2021,25(11):2173-2197

植被参数是生态遥感定量反演的热点和难点,也是生态系统研究的基础性参数。本文在广泛阅读国内外公开发表的文献资料基础上,将现有的植被生态遥感参数概括为物理类、生化组分类、能量和功能类3大类,系统梳理了每类参数定量反演的主要模型方法,进行优缺点和适用性分析,对现阶段存在的不足和未来发展趋势进行了探讨。物理类植被生态遥感参数主要介绍了植被覆盖度、生物量、叶面积指数、树高等研究进展,生化组分类植被生态遥感参数主要介绍了植被含水量、叶绿素含量和光合能力等研究进展,能量类植被生态遥感参数介绍了光合有效辐射、植被吸收光合有效辐射等研究进展,功能类植被生态遥感参数主要介绍了植被生产力和碳交换量等研究进展。存在的主要问题包括混合像元分解、病态反演、物理模型应用过程中的误差传递、数据融合的尺度效应和空间变异性、模型耦合的最优方案确定问题。  相似文献   

夜间灯光遥感对城市发展类动能与相似性评估   总被引：2，自引：0，他引：2  

刘冰洁  陈佐旗  余柏蒗  杨成术  邱炳文  涂越 《遥感学报》2021,25(5):1187-1200

评估城市发展水平与制定城市规划和城市发展政策息息相关。已有研究表明人口、国内生产总值(GDP)等统计数据和夜间灯光遥感数据能够用来衡量城市发展水平,但大多研究只关注城市发展总量,忽视了发展速度对城市发展的影响。因此,本文基于2012年—2019年Suomi NPP-VIIRS (Suomi National Polar-OrbitingPartnership-Visible Infrared Imaging Radiometer Suite)夜间灯光遥感数据,提出了兼顾城市发展水平和增速的夜间灯光类动能指数用于测度城市发展类动能;利用动态时间规整DTW (Dynamic Time Warping)算法构建了城市发展类动能相似性检测分析框架,并基于相似性检测结果对全国328个城市进行了等级划分。相较于2019年第一财经公布的一至五线城市,本文城市等级划分结果表明,在同一等级中的城市发展更为相似和合理,也证明了城市发展类动能更有利于城市发展水平的评估;以长江三角洲城市群为例,进一步验证了城市发展类动能和基于DTW相似性检测方法用于评估城市群发展情况与合理性的潜力。综上所述,基于夜间灯光遥感的城市发展类动能估算与相似性分析方法能够较好地评估城市发展水平,为城市分级与城市群发展评估提供科学依据。  相似文献   

基于六旋翼无人机平台的GNSS干扰源测向与定位系统设计与实现          下载免费PDF全文

孙兴信  甄卫民  张发祥 《全球定位系统》2021,46(5):79-83

目前,基于无人飞行器的导航干扰源探测方面的研究主要集中在理论研究与仿真实现阶段[1],文中设计了一种基于六旋翼无人机平台的全球卫星导航系统(GNSS)干扰源测向与定位系统, 并在某飞行场区进行了干扰源定位精度的测试. 该系统主要由六旋翼无人飞行器、干扰源监测测向载荷以及地面站组成. 系统试制完成后,选定开阔环境,通过设置干扰源发射不同的调制方式、不同发射功率的干扰信号,以此来验证干扰源的定位精度.   相似文献   

无人机与卫星影像的叶面积指数遥感反演研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙越  顾祝军  李栋梁 《测绘科学》2021,46(2):106-112,145

针对卫星遥感影像获取的叶面积指数精度较低的问题,该文结合无人机低空航拍影像和卫星影像,基于最小二乘法建立了一种叶面积指数遥感反演方法,并与卫星影像像元二分模型进行了比较。结果表明:从单一植被类型到整体植被叶面积指数的反演,新方法均优于卫星影像的像元二分法,两者整体相对误差分别为27%和35%。4种植被类型中,草本植物对模型的反演精度影响较大,两者相对误差分别为32%和56%。使用该方法准确计算了长汀县相关区域叶面积指数分布,与他人结果一致。该方法提高了卫星遥感影像获取叶面积指数的精度,为大面积高精度估算区域植被提供了一种方法。  相似文献   

集成学习和条件随机场的影像招弧角识别     

宁淼福  孙阔腾  蔡玮辰  唐鑫  夏立杰 《测绘科学》2021,46(6):114-120

无人机巡检是目前电力部门主推的一种巡检方式,招弧角是一种重要的电网设备、但其呈现细长的几何形状特征,其测量需要优于1 cm空间分辨率的影像.为了从无人机获取的高分辨率影像上提取招弧角,该文提出了基于随机森林、集成学习、全连接条件随机场的无人机影像分类和招弧角提取方法.首先,提取了影像的12个光谱和纹理特征.接着,建立训练样本库,训练了多个独立的随机森林分类器、并形成随机森林集成模型进行影像分类.最后,利用全连接条件随机场优化分类结果.该文采用5000张无人机影像进行了实验.实验表明,该文提出方法的整体分类精度达到85.5％,招弧角识别的正确率为98.3％、完整率为74.3％,表明该方法具有潜在的工程应用价值.  相似文献   

无人机遥感影像匹配中的优化SIFT-OCT算法     

王亮亮  胡海峰 《测绘科学》2021,46(6):102-108

针对传统尺度不变特征转换(SIFT)算法在高分辨率影像中检测特征点数量多、匹配效率低、无法快速对无人机低空遥感影像进行特征匹配的问题,该文优化SIFT-OCT算法的特征检测、特征匹配方法,主动放弃第一组尺度空间进行特征检测,并采用影像分块的方法加快检测过程;在特征匹配阶段,提出相似性系数进行匹配点对二次筛选,利用随机抽样一致性(RANSAC)算法计算透视变换模型参数进行精匹配.选取同一无人机序列影像中的4组不同地物类型的影像进行对比验证实验,结果表明,优化SIFT-OCT算法极大地限制特征提取数量,提高影像匹配效率,适合无人机低空遥感影像匹配.  相似文献   

使用安置参数优化的无人机点云与影像精配准     

刘波  邹鹏辉  刘华 《测绘科学》2021,46(9):94-101,108

针对现有的无人机激光点云与影像配准方法主要基于仿射变换建立点云与影像之间的配准模型,无法描述激光点云与影像之间的复杂变换关系问题,该文提出一种基于安置参数优化的无人机激光点云与光学影像精确配准方法.以相机安置参数为优化参数,以归一化互信息作为点云特征影像与光学影像之间的相似性测度,采用改进Powell算法作为优化策略,获得最优配准参数,实现无人机激光点云与无人机影像之间的精确配准.基于实验数据与现有两种配准方法进行精度对比.实验表明,基于相机安置参数优化的配准方法优于两种常规配准方法,可以实现无人机激光点云与光学影像之间的自动化配准,并达到像素级的配准精度.  相似文献