一种深度学习分割遥感影像道路的损失函数

传统的根据光谱特征或形态学算法来分割道路，存在精度低、阈值难确定等缺点，而深度学习中已有的方法并未考虑道路的特性，只是利用通用方法来分割道路。针对上述不足，提出了一种针对道路特有形态的深度学习损失函数——形态损失函数。首先使用连通性算法将预测结果划分为若干个相互分离的连通区域，分别计算这些区域的面积与外接圆面积的比值，然后取平均值作为此批训练数据的形态损失函数，最后将形态损失函数按一定的比例与交叉熵损失函数求和，得到最终的损失函数。通过在公开的遥感数据集上使用深度学习网络进行对比试验，附加了形态损失函数后平均交并比（MIoU）、准确度（ACC）及F1 Score均有提高。从预测的图形来看，附加了形态损失函数后，预测的道路更为连续。所提出的形态损失函数可用于提高光学遥感影像道路分割的精度。     

遥感图像语义分割的空间增强注意力U型网络

针对基于深度学习的语义分割模型在解析遥感图像时，小尺寸目标和目标边界存在分割不准确的问题，提出一种U型网络模型SGE-Unet。该模型通过优化网络结构加强模型的特征提取能力；融合空间组增强注意力，提升模型对上下文语义信息的解析能力；采用中值频率平衡交叉熵损失函数抑制类别分布不均衡的影响。在2个数据集上进行实验，SGE-Unet的整体准确率、平均交并比、■分数和Kappa系数均高于主流模型，Vaihingen数据集中小尺寸目标车的交并比和F₁分数分别为0.719和0.901，比次优模型提升了16%和11%，实验结果表明所提模型能更精准地分割小尺寸目标及目标边界。     

交通网络中用户均衡行为的效率损失上界

确定交通网络用户均衡行为效率损失的上界是当前国际上的一个研究热点.深入分析了固定需求的交通网络中用户均衡与系统最优之间的关系,通过引入一个与均衡流量相关的参数,得到新用户均衡行为效率损失上界计算公式.算例结果表明,新的上界比目前文献报道的最低值还小.得到一个具有普适性的结论,即发现更小的用户均衡行为效率损失上界须涉及对象网络的所有特征,包括路段阻抗函数的特性、网络结构和交通需求水平.      

基于结构化特征的遥感影像道路智能提取方法

遥感影像道路提取是空基平台对地智能理解的重要内容。利用道路网络特有的结构特点，从道路网络结构相似性损失函数和结构化特征算子两个方面，提出了一种结构化特征表示的道路提取方法。首先，针对遥感图像中道路目标占比较小的特点，设计了深度较浅、分辨率较高的编解码网络结构；其次，引入道路网络的结构相似性(SSIM)损失，并提出一种道路结构化特征描述子，对道路提取结果进行优化；最后，在道路数据集上进行了对比试验，所提出的结构化特征提取方法的精度和F1 score分别达到了85.3%和84.6%。     

基于注意力机制的光伏组件热斑检测算法

热斑现象是造成光伏组件发电能力下降的重要原因之一，热斑检测是光伏电站运维必不可少的工作。然而分布式光伏电站的规模普遍较小、选址分散、环境复杂多样，使用传统的热斑检测算法需要投入大量的人力资源。基于此，提出了一种基于注意力机制的热斑检测算法HSNet。通过图像分割消除反光影响，结合通道注意力机制，学习通道间的特征信息，增强目标区域的重要性，采用自定义锚点的方法提高检测速度，使用焦点损失激活函数和基于物体先验概率的类别预测方式改善训练目标样本不均衡导致的分类准确性低的问题，通过回归方法获取准确的目标位置。实验表明:设计的目标检测算法在窗体回归精度和分类准确性方面均有明显的优势，边界框平均精度和准确率分别提升了3.18%和2.42%。      

基于改进空间通道信息的全局烟雾注意网络

针对烟雾因半透明、形状不规则和边界模糊造成分割困难的问题，提出了基于注意力机制的长距离信息建模方法，以提取长距离像素间的依赖和连续性关系。通过注意力机制作用原理，解决孤立小块区域误分类问题，减少非连续区域的烟雾误判。为避免注意力网络大尺寸矩阵运算造成的内存和计算负担，对空间和通道2种注意力方式进行改进，分别设计了双向定位空间注意力(BDA)模块和多尺度通道注意力(MSCA)融合模块，弥补现有注意力全局池化操作导致的大量空间信息丢失。将所提注意力模块和残差深度网络合并，构建面向图像烟雾分割的全局烟雾注意网络，在尽可能不丢失全局信息相关性的同时减少内存消耗。实验结果表明:所提网络在DS01、DS02、DS03合成烟雾测试集上，取得的平均交并比分别为73.13%、73.81%、74.25%，总体上优于对比算法。      

基于代价敏感剪枝卷积神经网络的弹道目标识别

为降低弹道目标整体误识别代价，提出了基于代价敏感剪枝（CSP）一维卷积神经网络（1D-CNN）的弹道目标高分辨距离像识别方法。首先，基于彩票假设提出了同时以降低模型复杂度和误识别代价为目标的统一框架；然后，在此基础上，提出了基于人工蜂群算法的网络结构无梯度优化方法，以网络结构搜索的方式自动地寻找1D-CNN的代价敏感子网络，即代价敏感剪枝；最后，为了使代价敏感子网络在微调过程中仍以最小化误识别代价为目标，提出了一种代价敏感交叉熵（CSCE）损失函数对训练进行优化，使代价敏感子网络侧重对误识别代价较高的类别正确分类来进一步降低整体误识别代价。实验结果表明:结合CSP和CSCE损失函数的1D-CNN能在保持较高的识别正确率的前提下，相比传统的1D-CNN具有更低的整体误识别代价，且降低了50%以上的计算复杂度。      

基于混合网络的异源遥感图像变化检测

为了更加准确地进行异源遥感图像的变化检测任务，提出了一种基于混合网络的异源遥感图像变化检测算法。利用伪孪生网络提取异源遥感图像块间空间维度的变化特征，利用早期融合网络提取异源遥感图像块间光谱维度的变化特征，将2支网络提取的特征进行融合，并将融合后的变化特征输入到sigmoid层进行二分类检测。同时，在伪孪生网络中加入对比损失函数，通过优化对比损失函数，使得在特征空间中，未变化图像对的空间特征差异更小，变化图像对的空间特征差异更大，以提升网络的区分能力和收敛速度。      

改进YOLOv4的表面缺陷检测算法

为解决航空发动机部件表面缺陷检测精度低、检测速度慢的问题,提出一种改进的YOLOv4算法进行智能检测。在路径聚合网络（PANet）结构中融合浅层特征与深层特征,增大特征检测尺度,同时去除自下而上的路径增强结构,提高小目标检测精度和整体检测速度;根据各类缺陷数量不同的情况,优化聚焦损失中的平衡参数,增加权重因子调节各类缺陷的损失权重,将改进后的聚焦损失代替分类误差中的交叉熵损失函数,降低样本不平衡和难易样本对检测精度的影响。实验表明：相比于原始YOLOv4算法,改进后的YOLOv4算法在测试集上的平均精度均值（mAP）为90.10%,提高了2.17%;检测速度为24.82 fps,提高了1.58 fps,检测精度也高于单发多框检测（SSD）算法、EfficientDet算法、YOLOv3算法和YOLOv4-Tiny算法。     

基于对抗和迁移学习的灾害天气卫星云图分类

针对卫星云图中的灾害天气数据存在严重不平衡问题，提出一个结合生成对抗学习（GAN）和迁移学习（TL）的卷积神经网络（CNN）框架以解决上述问题进而提高基于卫星云图的灾害天气分类精度。该框架主要包含基于GAN的数据均衡化模块和基于迁移学习的CNN分类模块。上述2个模块分别从数据和算法层面解决数据的类间不平衡问题，分别得到一个相对均衡的数据集和一个可在不同类别数据上提取相对均衡特征的分类模型，最终实现对卫星云图的分类，提高其中灾害天气的卫星云图类别分类准确率。与此同时所提方法在自建的大规模卫星云图数据上进行了测试，消融性和综合实验结果证明了所提数据均衡方法和迁移学习方法是有效的，且所提框架模型对各个灾害天气类别的分类精度都有显著提升。      

融合邻域色差的PSPNet对遥感影像的分割

传统的遥感影像语义分割利用影像的光谱特性,将具有相似值的像素进行归类,但无法区分具有不同光谱的同一类对象.针对这一问题,提出将邻域的色差信息和原始图像一起输入PSPNet网络中的方法.先将RGB变换到LAB空间,然后采用CIELAB公式计算出每一个像素与周围8个邻域像素的色差值,取平均值作为该像素的邻域色差值.在WHU...     

基于超像素与多尺度残差U-Net相结合的遥感图像飞机检测方法

遥感图像中存在飞机很小、角度和位置不确定且背景复杂等问题,从遥感图像中检测飞机是一项重要且具有挑战性的任务,因此,提出一种基于超像素与多尺度残差U-Net(Multi-scale Residual U-Net,MSRU-Net)相结合的遥感图像飞机检测方法。首先对遥感图像进行超像素预分割,将位置相邻且像素特征相似的像素点组成若干个超像素,保持图像进一步分割的有效特征;然后构建多尺度残差U-Net,学习其多尺度判别特征。与传统的飞机检测方法相比,该方法用少量的超像素代替大量像素表达图像特征,降低了图像分割的复杂度,再利用MSRU-Net分割遥感超像素图像,有效检测不同尺度的飞机图像。在公共飞机遥感图像数据集上实验,结果表明,该方法能够有效的检测遥感图像不同尺度的飞机图像,检测精确率达到91.2 %。     

多斜率自适应卷积神经网络激活函数

针对卷积神经网络中激活函数无法有效为处于不同激活程度的像素点提供特定梯度响应的问题，设计了一种由多个分段线性函数组成的自适应激活函数.首先依据像素激活值的取值范围，自适应地生成多个独立的激活域，各个激活域的并集包含激活图中全体像素点的激活值；随后在每个激活域中学习一个特定的线性函数，为处于该激活域中的像素点提供特定的梯度响应；最后以NIN网络和ResNet18网络为例，在CIFAR 10和CIFAR 100数据集上，验证所提激活函数的性能.实验结果表明，与现有激活函数相比，本文提出的激活函数，由于能够更好地为处于不同激活程度的像素点提供适当的梯度响应，使分类准确率在NIN网络上分别达到87.96%和69.01%，在ResNet18网络上分别达到88.56%和73.54%.     

星间网络可靠传输重传机制分析

针对星间网络特点和数据可靠传输要求,提出分段重传和端-端重传两种重传机制,重点对星间网络多跳传输场景下,单包和多包可靠传输在两种重传机制的性能表现和影响条件进行分析.分析和仿真结果表明,重传机制对单包传输影响不大,而分段重传机制更适合于多包传输,特别是在跳数、包数和丢包率较大时,能达到较高的传输效率.     

无需先验信息的水平集SAR图像分割方法

给出了一种基于水平集演化、无需任何先验信息的SAR图像分割方法.该方法是一种基于区域信息的统计活动轮廓模型方法,通过利用分段阶跃函数估计图像概率密度函数,克服了利用特定概率分布模型估计概率密度函数时,需要利用先验信息预先假定图像概率分布模型的问题;通过引入惩罚项,避免了费时且难于操作的水平集函数重新初始化过程.还给出了具体的数值实现方案和相关参数取值,改进了数值实现中的迭代终止条件.实验结果表明,固定使用列出的参数,无需任何人为干预,对于大多数图像都可获得令人满意的分割结果;对于少数图像,通过简单的参数调整也可得到良好结果.     

基于截断重排的小波图像无损压缩算法

针对图像小波系数的能量聚集特性,提出一种基于截断重排的小波图像无损压缩算法。该算法在离散小波变换的基础上,对图像低频子带的小波系数先后按照大津法和希尔伯特曲线进行分类和重排,对图像各高频子带的小波系数分别根据信息熵代价函数进行自适应的奇异值截断变换,然后对截断重排后的所有小波系数进行熵编码,以实现图像无损压缩。实验结果表明,该算法实现简单,有效地降低了图像的编码比特率,提升了图像无损压缩的压缩比。     

一种基于方差的自适应火星图像阈值选取算法

在基于光学成像的深空探测自主导航中,图像边缘处理直接影响视线矢量的提取,从而对自主导航的精度产生较大影响。传统的Otsu算法更侧重同区域灰度的均匀性,适用于图像中目标区域和背景区域面积相差不大的情况,因此在自主导航初始阶段,导航精度较低。根据深空探测巡航段拍摄到的火星图像的特点,基于已有火星探测任务的实拍图像,在Otsu算法的基础上,重新设计准则函数,提出了一种基于方差的火星图像阈值自适应选取算法。该算法将灰度值高于待定阈值的区域的方差表示为待定阈值的函数,以函数一阶微分的最大值对应的灰度值作为最优阈值。该方法具有计算量小、图像分割精确的优点。仿真结果表明,相较于传统的Otsu算法,通过该算法得到的图像阈值能够实现更高的视线矢量提取精度及自主导航精度。