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专利号: 2022100263707
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于无监督深度学习的遥感影像配准方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、建立包括两组影像数据的多源遥感影像配准数据集,所述两组影像数据的两两影像之间逐一对应,其中一组影像数据作为参考影像数据集,另一组影像数据作为待校正影像数据集;

S2、从参考影像数据集中选取一个参考影像f,从待校正影像数据集中选取与参考影像f对应的待校正影像m,将参考影像f和待校正影像m作为在一个训练样本上的端对端的输入;

S3、在3个尺度上分别计算影像在各尺度的模型网络上的变换参数μ1、μ2、μ3,对待校正影像m进行逐步校正,产生校正影像m1、m2、m3,反向传播各尺度的模型网络的损失函数,并将校正影像m3和变换参数μ3作为在一个训练样本上的端对端的输出;

S4、分别初始化3个尺度的模型网络参数;

S5、以端到端的方式对3个尺度的模型网络进行联合训练,最优化3个尺度上的联合损失函数;

S6、通过深度学习优化器寻找联合损失函数值降低最快的方向,以所述方向对模型网络进行反向传播,迭代更新模型网络参数,当联合损失函数下降至预设阈值并收敛时,保存此时的网络模型参数,并输出配准后的参考影像f和校正影像m3。

2.根据权利要求1所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下分步骤:

S3‑1、将参考影像f和待校正影像m输入到第1个尺度的模型网络中,得到第1个尺度的变换参数μ1;

S3‑2、采用变换参数μ1对待校正影像m进行几何校正,产生校正影像m1;

S3‑3、计算第1个尺度的模型网络的损失函数;

S3‑4、将参考影像f和校正影像m1输入到第2个尺度的模型网络中,得到变换参数的残差Δμ1,并将其与变换参数μ1组合得到第2个尺度的变换参数μ2;

S3‑5、采用变换参数μ2对校正影像m1进行几何校正,产生校正影像m2;

S3‑6、计算第2个尺度的模型网络的损失函数;

S3‑7、将参考影像f和校正影像m2输入到第3个尺度的模型网络中,得到变换参数的残差Δμ2,并将其与变换参数μ2组合得到第3个尺度的变换参数μ3;

S3‑8、采用变换参数μ3对校正影像m2进行几何校正,产生校正影像m3;

S3‑9、计算第3个尺度的模型网络的损失函数;

S3‑10、将校正影像m3和变换参数μ3作为在一个训练样本上的端对端的输出。

3.根据权利要求2所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑1包括以下分步骤:

S3‑1‑1、将参考影像f和待校正影像m分别下采样至原尺寸的1/4,并将下采样后产生的两张影像在通道方向上进行叠置,产生叠置影像;

S3‑1‑2、将叠置影像输入到第1个尺度的模型网络的特征提取部分,产生深度特征;

S3‑1‑3、将深度特征通过第1个尺度的模型网络的参数回归部分,得到第1个尺度的变换参数μ1。

4.根据权利要求2所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑2包括以下分步骤:

S3‑2‑1、由变换参数μ1组成几何变换矩阵Tμ1;

S3‑2‑2、通过几何变换矩阵Tμ1对待校正影像m进行几何变换,产生校正影像m1。

5.根据权利要求2所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑4包括以下分步骤:

S3‑4‑1、将参考影像f和校正影像m1分别下采样至原尺寸的1/2,并将下采样后产生的两张影像在通道方向上进行叠置,产生叠置影像;

S3‑4‑2、将叠置影像输入到第2个尺度的模型网络的特征提取部分,产生深度特征;

S3‑4‑3、将深度特征通过第2个尺度的模型网络的参数回归部分,得到变换参数的残差Δμ1;

S3‑4‑4、将残差Δμ1与变换参数μ1组合得到第2个尺度的变换参数μ2。

6.根据权利要求2所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑5包括以下分步骤:

S3‑5‑1、由变换参数μ2组成几何变换矩阵Tμ2;

S3‑5‑2、通过几何变换矩阵Tμ2对校正影像m1进行几何变换,产生校正影像m2。

7.根据权利要求2所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑7包括以下分步骤:

S3‑7‑1、将参考影像f和校正影像m2在通道方向上进行叠置,产生叠置影像;

S3‑7‑2、将叠置影像输入到第3个尺度的模型网络的特征提取部分,产生深度特征;

S3‑7‑3、将深度特征通过第3个尺度的模型网络的参数回归部分,得到变换参数的残差Δμ2;

S3‑7‑4、将残差Δμ2与变换参数μ2组合得到第3个尺度的变换参数μ3。

8.根据权利要求2所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑8包括以下分步骤:

S3‑8‑1、由变换参数μ3组成几何变换矩阵Tμ3;

S3‑8‑2、通过几何变换矩阵Tμ3对校正影像m2进行几何变换,产生校正影像m3。

9.根据权利要求1所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S3‑3中第1个尺度的模型网络的损失函数Losssim(f,m,μ1)为:所述步骤S3‑6中第2个尺度的模型网络的损失函数Losssim(f,m1,μ2)为:所述步骤S3‑9中第3个尺度的模型网络的损失函数Losssim(f,m2,μ3)为:所述步骤S5中的联合损失函数Loss为:Loss=λ1×Losssim(f,m,μ1)+λ2×Losssim(f,m1,μ2)+λ3×Losssim(f,m2,μ3)其中Sim(·)表示相似性测度,λ1,λ2,λ3为各尺度模型网络的损失函数的权重因子。

10.根据权利要求9所述的遥感影像配准方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下分步骤:

S4‑1、以最小化损失函数Losssim(f,m,μ1)对第1个尺度的模型网络进行训练;

S4‑2、固定第1个尺度的模型网络的参数,以最小化损失函数Losssim(f,m1,μ2)对第2个尺度的模型网络进行训练;

S4‑3、固定第1个尺度的模型网络和第2个尺度的模型网络的参数,以最小化损失函数Losssim(f,m2,μ3)对第3个尺度的模型网络进行训练。