Извлечение зданий из высокоразрешённых дистанционных снимков с интеграцией многоголового самовнимания и двойной переоценкой признаков

HAN Yilong ,  

GONG Danchao ,  

ZHENG Min ,  

HOU Jiawen ,  

摘要

В связи с большими масштабами целей, сложной верхней текстурой и помехами на фоне при извлечении зданий из высокоразрешённых дистанционных зондирований традиционные модели часто создают внутренние пустоты в крупных зданиях и теряют геометрические характеристики границ мелких объектов. В данной работе предложена двухпоточная сеть, объединяющая многоуровневые локальные признаки и глобальное пространственное представление. Построена гибридная сеть на основе полностью симметричной U-Net: на этапе кодирования разработана иерархическая пирамида признаков для извлечения локальной текстуры с множеством разрешений, а на самом глубоком уровне с пространственным разрешением 1/16 от оригинала внедрён модуль Vision Transformer с механизмом многоголового самовнимания для моделирования долгосрочных зависимостей; на этапе декодирования введён адаптивный механизм двойного внимания с каскадными свёрточными блоками внимания (CBAM) для подавления шума в признаках переходных соединений по пространственным и канальным измерениям, а также интегрирован модуль кросс-внимания для выравнивания многоуровневых признаков; на выходе сети сформированы параллельные многозадачные ветви сегментации и прогнозирования границ с функцией потерь для границ для совместной оптимизации. На датасете воздушных снимков WHU достигнут индекс совпадения (IoU) 89,48%, F1-меры 94,45%, точности 90,12% и полноты 99,21%; по сравнению с архитектурой U-Net IoU и F1 увеличились на 13,95% и 14,05% соответственно. На сложном фоновом датасете ISPRS Potsdam полнота стабильно держится на уровне 90,48%. Абляционный анализ показал, что внедрение глобального модуля самовнимания повысило IoU на 6,67%, эффективно улучшая потерю внутренних признаков объектов. Данная архитектура сети при контролируемых вычислительных затратах обеспечивает эффективное извлечение пространственной топологии и локальных контуров многоуровневых зданий, компенсируя ограничения локального рецептивного поля двумерных свёрточных моделей, что имеет практическую ценность для мониторинга городского развития и обновления географических баз данных.

关键词

извлечение зданий;семантическая сегментация;многоголовое самовнимание;переоценка признаков;многозадачное обучение

阅读全文

以上内容由讯飞翻译自动生成,翻译内容仅供参考。对于因使用本网站翻译内容产生的相关后果,本网站不承担任何商业和法律责任。

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website