地球信息科学学报 ›› 2020, Vol. 22 ›› Issue (10): 2010-2022.doi: 10.12082/dqxxkx.2020.190622
何红术1,2(), 黄晓霞1,*(
), 李红旮1, 倪凌佳1,2, 王新歌3, 陈崇3, 柳泽3
收稿日期:
2019-10-24
修回日期:
2020-02-16
出版日期:
2020-10-25
发布日期:
2020-12-25
作者简介:
何红术(1993- ), 男,重庆人,硕士生,研究方向为深度学习遥感信息提取、地理信息系统。E-mail:基金资助:
HE Hongshu1,2(), HUANG Xiaoxia1,*(
), LI Hongga1, NI Lingjia1,2, WANG Xinge3, CHEN Chong3, LIU Ze3
Received:
2019-10-24
Revised:
2020-02-16
Online:
2020-10-25
Published:
2020-12-25
Contact:
HUANG Xiaoxia
Supported by:
摘要:
传统基于光谱信息的水体提取未能考虑水体形状、纹理、大小、相邻关系等问题,且存在同物异谱、异物同谱现象,导致水体提取精度较低。而传统基于分类提取水体方法设计特征过程较为繁琐,且不能挖掘深度信息特征。因此,本文提出改进的U-Net网络语义分割方法,借鉴经典U-Net网络的解编码结构对网络进行改进:① 将VGG网络用于收缩路径以提取特征;② 在扩张路径中对低维特征信息进行加强,将收缩特征金字塔上一层的特征图与下一层对应扩张路径上的特征图进行融合,以提高提取结果分割精度;③ 在分类后处理中引入条件随机场,以将分割结果精细化。在保持相同训练集、验证集和测试集的情况下,分别用SegNet、经典U-Net网络和改进的U-Net网络做对照试验。试验结果表明,改进的U-Net网络结构在IoU、精准率和Kappa系数指标上均高于SegNet和经典U-Net网络,与SegNet相比,3项指标分别提升了10.5%、12.3%和0.14,与经典U-Net网络结果相比,各个指标分别提升了5.8%、4.4%和0.05。改进的网络水体提取结果较为完整,对小目标水体能够准确提取。改进的U-Net网络能够有效地实现水体提取任务。
何红术, 黄晓霞, 李红旮, 倪凌佳, 王新歌, 陈崇, 柳泽. 基于改进U-Net网络的高分遥感影像水体提取[J]. 地球信息科学学报, 2020, 22(10): 2010-2022.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190622
HE Hongshu, HUANG Xiaoxia, LI Hongga, NI Lingjia, WANG Xinge, CHEN Chong, LIU Ze. Water Body Extraction of High Resolution Remote Sensing Image based on Improved U-Net Network[J]. Journal of Geo-information Science, 2020, 22(10): 2010-2022.DOI:10.12082/dqxxkx.2020.190622
表1
VGG16 网络结构配置
感受野 | 步长 | 填充 | 输出大小 | |
---|---|---|---|---|
InputRGBimage:3@256×256 | ||||
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 64@256×256 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 64@256×256 |
Max-pooling | 64@128×128 | |||
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 128@128×128 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 128@128×128 |
Max-pooling | 128@64×64 | |||
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 256@64×64 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 256@64×64 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 256@64×64 |
Max-pooling | 256@32×32 | |||
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 512@32×32 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 512@32×32 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 512@32×32 |
Max-pooling | 512@16×16 | |||
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 512@16×16 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 512@16×16 |
Conv+ReLU | 3×3 | 1 | 1 | 512@16×16 |
Max-pooling | 512@8×8 |
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