为了实现定量化应用目标,高精度的云层检测已成为遥感数据预处理的关键步骤之一。然而,传统的云检测方法存在特征复杂、算法步骤多、鲁棒性差,且无法将高级特征和低级特征相结合的缺陷,检测效果一般。针对以上问题,提出了一种基于深度残差全卷积网络的高精度云检测方法,能够实现对遥感影像云层目标像素级别的分割。首先,编码器通过残差模块的不断降采样提取图像深层特征;然后,应用双线性插值进行上采样,结合多层次编码后的图像特征完成解码;最后,将解码后的特征图与输入图像融合后再次进行卷积,实现端到端的云检测。实验结果表明,对于Landsat 8云检测数据集,所提方法的像素精度达到93.33%,比原版U-Net提高了2.29%,比传统Otsu方法提高了7.78%。该方法可以为云层目标智能化检测研究提供有益参考。
【基于深度残差全卷积网络的Landsat 8遥感影像云检测方法】是一种利用深度学习技术改进遥感影像云层检测的创新方法。传统的云检测手段往往因为特征提取复杂、步骤繁多以及鲁棒性不足而限制了其在高精度应用中的表现。而该方法则旨在克服这些缺点,通过深度残差全卷积网络(Deep Residual Fully Convolutional Network,DRFCN)实现对遥感影像云层目标的像素级精确分割。
深度残差网络(Residual Network)是深度学习领域的一个重要突破,它通过引入残差块来解决深度神经网络中的梯度消失和爆炸问题,使得网络能更有效地学习到高层特征。在云检测中,DRFCN的编码器部分利用残差模块进行连续的下采样,这有助于提取图像的深层语义特征,如纹理、形状和颜色等与云层相关的重要信息。
全卷积网络(Fully Convolutional Network, FCN)在此过程中起到了关键作用,它允许网络直接进行像素级别的预测。在DRFCN中,经过编码器提取特征后,采用双线性插值进行上采样,目的是恢复图像的空间分辨率,同时结合不同层次编码后的图像特征进行解码。这种解码过程有助于保持从低层到高层的细节信息,确保了云检测的准确性。
解码后的特征图与原始输入图像融合,再次进行卷积操作,实现了端到端的云检测。这种方法的优势在于可以综合高级特征和低级特征,提高检测的鲁棒性和精度。实验结果显示,对于Landsat 8云检测数据集,该方法的像素精度达到了93.33%,相比原版的U-Net(Unet)提高了2.29%,相对于传统的Otsu方法提高了7.78%。
此方法不仅提升了云检测的精度,也为遥感影像分析的智能化和自动化提供了有效工具,特别是在气候监测、环境变化研究、灾害预警等领域具有广泛的应用潜力。未来的研究可以进一步优化网络结构,探索更高效的方法来融合特征,以及针对不同类型的遥感影像进行适应性调整,以提升在更大范围和更复杂条件下的云检测性能。
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