基于深度学习的高分辨率卫星遥感影像条带噪声去除

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mario0798
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高分辨率卫星遥感影像具有覆盖范围广、宏观可视化程度高等特点,被广泛应用于城市规划、地图制图、环境监测等领域。随着我国科学技术的发展,国产高分辨率遥感卫星影像的空间分辨率不断提高,大大扩大了遥感影像的应用范围。但在卫星成像和数据传输过程中,卫星受到成像环境、硬件条件等各种因素的限制,高分辨率卫星遥感影像上普遍存在条带噪声,严重影响了影像的判读和解译。因此,对高分辨遥感影像上的条带噪声进行去除具有重要意义。条带噪声成因复杂,表现形式多样,而现有的去噪方法通用性较差,且严重依赖人工特征和去噪参数的选择,无法满足去噪效果与效率的平衡。因此,本文针对高分辨率遥感影像中的条带噪声问题,提出了一个基于注意力机制的多尺度条带噪声去除网络,主要研究内容如下:(1)条带噪声数据集构建。由于重访时间、辐射校正等因素的制约,真实噪声影像与无噪声影像的样本对较难获取,为了满足网络训练的需求,需要对噪声影像进行模拟。在无噪声影像上添加均值为零,标准差不同的高斯白噪声来获取不同噪声强度的影像。考虑到网络输入的限制,把噪声样本及其对应标签切割为128×128像素大小,并对应编号。最终本文共生成标准差为5、15、30、50四种噪声强度的共计16000张训练样本。(2)条带噪声去除网络构建。为同时保证网络的训练速度和去噪精度,本文提出了一种基于注意力机制的多尺度条带噪声去除网络,网络一共分为三个模块:特征提取模块、特征融合模块、影像去噪模块。特征提取模块利用多尺度特征提取结构和跳跃连接机制实现了噪声影像特征的充分提取,特征融合模块采用元素相加的方式实现不同尺度特征的融合,影像去噪模块利用注意力机制和残差学习策略预测噪声影像上的条带噪声分量。为了充分使用条带噪声的方向性特征,网络在预处理阶段对影像进行梯度计算,并把梯度图作为影像的补充通道一起输入到网络中进行训练。本文通过消融实验证明了网络结构的合理性。(3)高分遥感影像上条带噪声去除。以模拟影像和真实噪声影像为实验数据,将本文方法与其他一些条带噪声去除方法进行实验对比验证。采用定量指标、目视判别、列均值折线图三种方式对实验结果进行比较和分析。实验表明,本文方法在模拟影像和真实影像上均表现出最好的去噪效果,在不同噪声强度的模拟影像中均取得了最高的PSNR和SSIM值,在真实影像上取得了最好的ICV和MRD值。从目视效果和折线图上看,本文提出的方法能够在去除条带噪声的同时很好的保留地物的细节信息,且预测的像素值与原始图像最为相似,充分证明了本文方法的优越性。
其他文献
“思维发展与提升”是高中语文四大核心素养之一,近年来的高考作文或多或少体现出思辨意识。其中,巧用审辩思维、有效追问是考场作文避免平面滑行的有效策略。结合2023年新高考语文Ⅰ卷作文,从“审问——慎思——明辨”三方面建构审辩式思维模式,提升学生的写作能力。
期刊
近年来,利用深度学习技术处理计算机视觉任务已成为研究热点,并且其已在多源遥感影像地表覆盖分类任务中得到广泛应用。但是当源域影像和目标域影像来自不同的数据源—即二者的数据分布不同时,由于深度学习模型的泛化能力有限,会导致其对目标域影像的分割和分类准确性急剧下降。本文研究基于生成对抗网络和自训练的域自适应语义分割算法,提升深度学习模型在执行跨域任务时的表现。首先,本文提出了一种基于生成对抗网络的全空间
学位
近年来,随着世界工业和社会的迅速发展,能源危机和环境污染问题日益严重,受到了各国政府的高度重视。作为化石能源不断消耗引发的一体两面的生存发展危机,抗生素在人类社会中的滥用、来自医药业和畜牧也的排放及其在生态循环系统的累积,不仅造成水污染,甚至严重威胁到整个水体的生态平衡以及人类的身体健康,成为多学科领域关注的焦点环境问题。开发清洁、可再生的能源技术和高效的去除抗生素的技术早已提上日程。在各种生产清
学位
随着近年来视频卫星技术的长足发展,视频卫星拍摄的卫星视频成为目标跟踪领域中一种新的视频场景。卫星视频通过对地面同一区域的持续观察实现对动态目标的监测。卫星视频目标跟踪具有广泛的应用前景,如地面交通的实时监测、自然灾害的快速响应、航行安全保障和军事行动保障等。卫星视频存在画面对比度和清晰度低、目标的特征和纹理稀少、目标与背景相似度高等特点,这给卫星视频目标跟踪带来了不小的挑战。目前卫星视频目标跟踪的
学位
在金属材料中,由两种或以上的金属元素的混合生成金属间化合物和合金,由于协同效应,提高了合金的特定性能,可以大大扩展合金的应用范围。纳米合金实现了具有良好定义的、可控的性质和结构的愿望,加上金属间化合物所提供的灵活性,使人们对纳米合金产生了浓厚的兴趣。本论文中,首先对合成的Au-Co合金纳米粒子进行SiO2包覆,使用紫外可见分光光度计(UV-Vis)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HR-TEM
学位
文学类文本阅读是2023年高考语文试题中重点考查的现代文阅读文本类型,以全国4套试题为主要研究对象,分析高考文学类文本阅读试题命题依据、考查内容及形式特点,探讨高考命题规律与统编版高中语文教材的关联性,能够厘清教、学、考的关系,从而为指导高中语文文学类文本阅读教学提供参考。
期刊
超级电容器因其输出功率大、充放电速度快、使用寿命长等特点,成为一类极具前景的能量存储设备。电极材料是超级电容器的核心,决定了器件的容量和循环性能。MXenes是一类二维过渡金属碳化物/氮化物,通式为Mn+1XnTx(n=1–4,M为过渡金属,X为C和/或N,Tx为表面官能团),由于其具有二维层状结构、类金属导电性、可调端基和嵌入赝电容电荷存储机制等优点,在储能领域显示出巨大的潜力。然而,二维MXe
学位
固体电解质因其特殊的综合性能和高安全可靠性,可作为取代传统锂电池有机电解液的候选材料,因此,研发高离子导电性的固体电解质是重要的发展方向。本文以NASICON(Na superionic conductor)型磷酸盐陶瓷和玻璃陶瓷固体电解质为研究对象,探索提高固体电解质电导率的方法,为研究和开发高性能固体电解质材料提供理论和实践依据。主要研究内容如下:用固相烧结法制备三价M3+阳离子(Al3+、C
学位
随着电子信息时代的到来,电磁辐射已成为日常生活中的潜在危害,研发新型、高效的吸波材料迫在眉睫。铁氧体吸波材料损耗能力强、吸波频带宽、成本低,近年来受到广泛关注。本文采用溶胶凝胶法制备了一系列钡铁氧体及其掺杂氧化物,使用多种仪器对样品进行表征,探究了元素掺杂对钡铁氧体物相形成、微观结构、晶粒形貌、元素价态变化、磁性能、微波吸收性能等方面的影响。首先,使用溶胶凝胶法制备了BaFe12O19(BFO)基
学位
多铁材料是指材料中含有铁磁、铁电等不止一种铁质的材料,因此在磁传感、磁存储器件等领域有着广泛的用处。BaFe12O19(Ba M)六角铁氧体具有大的垂直磁晶各向异性,化学稳定性和大的矫顽力,在微波和垂直磁记录方面具有广泛的应用。特别地,由于Ba M和Mn3O4具有特殊的磁结构,可以诱导铁电极化,是研究多铁材料磁电耦合机理的良好载体。因此,本文以Ba M六角铁氧体及Mn3O4为研究对象,对其制备工艺
学位