基于多模态深度学习的遥感图像场景分类方法研究
批准号:
42071339
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
田甜
依托单位:
学科分类:
遥感科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
田甜
中文摘要
遥感图像场景分类是高分辨率遥感图像解译中的关键环节,现有方法在特征描述和场景类别之间仍存在严重的“语义鸿沟”问题。本项目拟考虑图像和标签两种模态的数据,从数据表示和分类映射等多个方面入手,对高分遥感图像的场景分类与应用展开研究:首先针对遥感场景图像特征复杂异质的特点,研究顾及场景复杂度和语义层次差异的自适应深度特征提取方法,使特征能够有效表达场景图像;其次从场景标签入手,研究顾及遥感场景语义层次的标签重嵌入方法,将类别信息表现为能体现语义关系的向量;然后针对场景图像之间类内多样性大且类间相似度高的问题,研究基于语义标签监督的深度度量学习场景分类方法,建立两种模态数据表达之间的有效映射;最后研究同源和异源数据下不同场景类别的推广方法,以提升模型的泛化能力和适用性。本项目有望缩小困扰场景分类研究的语义鸿沟,最终提出一套自适应、高精度的遥感场景分类模型,为遥感图像解译与应用提供方法和技术支持。
英文摘要
Remote sensing image scene classification is a vital problem in the interpretation of high-resolution remote sensing images. However, the serious "semantic gap" problem between feature descriptions and semantic scene categories still remains to be solved in the existing methods. This project intends to study data expression and classification mapping based on multimodal data including images and labels, and conduct researches on the scene classification and applications of high-resolution remote sensing images. The main research contents include: (1) First, in order to extract the complex and heterogeneous features of remote sensing scenes, an adaptive deep feature extraction method with consideration of scene complexity and semantic level differences is proposed, which enables the features to effectively represent the scene contents. (2) Second, for scene labels, label re-embedding method that takes semantic levels of scene categories into account is presented to guarantee semantic relationships of category label vectors. (3) Third, in order to solve the problem of large intra-class diversity and high inter-class similarity between scene images, scene classification method based on deep metric learning and semantic label supervision is studied to establish an effective mapping of features to semantic labels. (4) Finally, applications of the methods on heterologous data and various categories are studied to improve the generalization ability of the model. This research is expected to narrow the semantic gap in the study of scene classification, and finally propose a set of adaptive and high-precision theoretical models for remote sensing scene classification, which will eventually contribute to the interpretation and application of remote sensing images.
针对遥感图像场景分类中低层描述与高层语义之间的语义鸿沟瓶颈问题,从图像和标签的多模态数据表达出发,从特征提取、标签嵌入、分类模型、推广应用等多方面展开研究,最终提出一套自适应、高精度的遥感场景分类理论方法,实现土地覆盖与利用、关键目标识别等场景级分类任务性能的明显提升,为遥感图像解译与应用提供有效的理论依据与技术支撑。主要研究内容如下:(1)研究了针对遥感场景图像的特征提取方法及模型。针对遥感图像中地物尺度多变,空间分布多样的问题,提出了一种基于多尺度空间特征融合的遥感图像场景分类模型。实验结果表明,所提模型在分类精度上优于当前其他算法。(2)研究了遥感场景标签嵌入方法,探索了基于自然语言大模型的广义场景标签嵌入方法。针对遥感场景中语义标签的模糊性和重叠性,提出了一种创新的标签嵌入算法,深入挖掘场景语义标签间的相关性,从而学习到精准的标签语义表示。还提出了一种即插即用的框架来指导类内和类间关系的分类模型学习,其中跨模态的引导分支引入了语言大模型来实现标签描述。在公开数据集上的实验结果表明,提出的方法实现了显著的性能提升。(3)研究了整合图像特征并挖掘空间信息的度量损失函数设计。针对遥感图像场景中类内差异大、类间相似高的问题,构建了一个基于语义标签先验的深度度量学习遥感图像场景分类模型,提出了一种基于语义先验的角度边界损失来优化决策边界。实验表明所提出的方法相比于基线模型有相当显著的效果。(4)在不同模态的跨域数据集上、在遥感解译的不同层次的任务上,进一步研究了相关算法与应用,研究了光学遥感目标检测/识别/跟踪、SAR目标检测识别、基于异源遥感图像匹配的图像导航、点云遥感数据处理及应用等。针对多源多域遥感图像数据开展了研究,在图像处理、场景分类、目标检测、目标识别、目标跟踪、视觉导航等任务上均取得了进展,将特征提取与图像解译的技术扩展到了更广阔的领域和任务上,并进行了一定的验证。
COMT基因多态性对ADHD儿童脑网络调控的多模态MRI研究
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批准号:81601475
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:17.0万元
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批准年份:2016
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负责人:田甜
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依托单位:
国内基金
海外基金