遙感大數據深度學習變化檢測


      不知不覺,深度學習已經改變了傳統方法的研究路線,大家一窩蜂的研究這個方法了,事實證明,這個方法,確實是目前最有效的視覺方法。。。雖然有點,就不說了!

      利用深度學習進行遙感影像全自動變化檢測,這兩年飛速發展,精度與效率已經遠超傳統方法,但是真正將深度學習方法用到實際生產工作,幾乎少有人做,目前在做的幾個單位,無非就是中科院遙感所,自然資源部國土衛星中心,武漢大學等等。我自己也是這里面的一個,把深度學習方法真正落到實際生產作業中,根據一線作業人員的反饋,雖然不能100%准確,但是可以節省大部分人工工作量了,我還是很欣慰的,靠人工去自動勾變化圖斑,量大,人累。做了這么些工作,用一句話可以概括,“科技是第一生產力!”

     下面我以兩期多時相影像,利用深度學習方法做的全自動變化監測,並最終輸出變化圖斑,整個技術流程簡單介紹一下:

圖 實驗區域與檢測結果(黃色為自動檢測出的變化圖斑,藍色為訓練樣本)

      更多的局部圖斑細節:

                                                             

                                                                                                               圖 道路區域變化監測結果     

                                                             

                                                                                                        圖 林地變化提取結果

                                                            

                                                                                                      圖 建築物變化提取結果 

       唉,再次吐槽一下博客園的編輯系統,實在是太差了,編輯太不方便了,而且美觀性也不行。。。算了。我是隨意選取的幾種變化檢測提取結果,從這個

結果可以看出,基本上變化圖斑均能發現,但是邊界並不十分完美,因此后面需要人工進行邊界修正等,還有一些偽圖斑刪除,如下面的雲覆蓋區域,誤識別

成變化圖斑,因此需要后期刪除:

                                                             

                                                                                                  圖 偽變化圖斑情況

      看完了結果,下面我說一下這個技術流程,總得來說分為以下幾個思路:

      1. 影像預處理。如何大規模鑲嵌影像數據集,這是一個關鍵技術問題,我這里是調用的arcgis鑲嵌工具,效率較低,對於上百景影像則會效率很低,不知道大家有沒有

什么好的方法,可以一起討論討論;

      2.分塊處理。深度學習方法輸入一般是規則的整數塊,如1000*1000等,這個可以用GPU計算解決。

      3.柵格矢量化,平滑。這個可以調用一些開源工具集解決,但是我自己是用的自己開發的平滑算法,效果就是上面大家看到的了,視覺上還是不錯的。

     關於我用的模型,我這里貼出來,給大家看一下關鍵部分: 

                                                                                 

 

                                                                                                                         圖 深度模型關鍵部分

       我這里是改進的一個輕量級語義分割算法,用了四層並聯的空洞卷積,加上一個平均池化層,最后用cat方式融合多特征,所有卷積全部采用可分離卷積,

這個好處,就是訓練很快,參數極少,我的參數量一起是32MB,比較小了,在很差的筆記本上cpu計算都可以。

      我們再來測試一下,大規模場景如何,我選擇深圳作為測試區域,樣本大概選了20個左右,全為336*336大小,技巧上采用通用的tricks就差不多了,

我們來看看效果:

 

 總共發現了2688個變化,我肉眼對比了下,基本上搞出了變化,結果還是非常不錯的。。。

      在圖像預處理方面,輸入均為525*525大小,好吧,先寫到這里,如果大家需要我的全套代碼,請聯系qq1044625113,加時請備注:深度變化檢測。


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