删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

基于改进双边网络的SAR图像海陆分割方法

本站小编 Free考研考试/2022-01-03

戴牧宸,
冷祥光,,
熊博莅,
计科峰,
国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室 长沙 410073
基金项目:国家自然科学基金(61701508, 61971426)

详细信息
作者简介:戴牧宸(1995–),男,甘肃庆阳人,国防科技大学电子科学学院硕士研究生,研究方向为遥感信息处理,合成孔径雷达目标自动识别。E-mail: 906182992@qq.com
冷祥光(1991–),男,江西九江人,博士,国防科技大学电子科学学院讲师,研究方向为遥感信息处理、SAR图像智能解译和机器学习。E-mail: luckight@163.com
熊博莅(1981–),男,湖南益阳人,博士,国防科技大学电子科学学院CEMEE国家重点实验室副教授,研究方向为遥感图像智能解译、SAR图像配准及变化检测。E-mail: xiongboli@nudt.edu.cn
计科峰(1974–),男,陕西长武人,博士,国防科技大学电子科学学院教授,博士生导师,研究方向为SAR图像解译、目标检测与识别、特征提取、SAR和AIS匹配。E-mail: jikefeng@nudt.edu.cn
通讯作者:冷祥光 luckight@163.com
计科峰 jikefeng@nudt.edu.cn
责任主编:张红 Corresponding Editor: ZHANG Hong
中图分类号:TN95

计量

文章访问数:997
HTML全文浏览量:549
PDF下载量:181
被引次数:0
出版历程

收稿日期:2020-07-02
修回日期:2020-08-13
网络出版日期:2020-09-02

Sea-land Segmentation Method for SAR Images Based on Improved BiSeNet

DAI Muchen,
LENG Xiangguang,,
XIONG Boli,
JI Kefeng,
State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics and Information System, College of Electronic Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Funds:The National Natural Science Foundation of China (61701508, 61971426)

More Information
Corresponding author:LENG Xiangguang, luckight@163.com;JI Kefeng, jikefeng@nudt.edu.cn

摘要
摘要:海陆分割是海岸线提取、近岸目标检测的一个基本步骤。传统的海陆分割算法分割准确度差,参数调节繁琐,难以满足实际应用要求。卷积神经网络能够高效地提取图像多个层次特征,广泛应用于图像分类任务,可作为海陆分割新的技术途径。其中双边网络(BiSeNet)能有效平衡分割精度和速度,在自然场景图像语义分割任务上取得了较好的表现。但对于SAR图像海陆分割任务,双边网络难以有效提取SAR图像的上下文语义信息和空间信息,分割效果较差。针对上述问题,该文根据SAR图像特点减少双边网络中空间路径的卷积层数,从而降低空间信息的损失,并选用ResNet18轻量化模型作为上下文路径骨干网络,减少过拟合现象并提供较广阔的特征感受野,同时提出边缘增强损失函数策略,提升模型分割性能。基于高分三号SAR图像数据的实验表明,所提方法可有效提升网络的预测精度和分割速率,其分割准确度和F1分数分别达到了0.9889和0.9915,对尺寸大小为1024×1024的SAR图像切片处理速率为12.7 frames/s,均优于当前主流的分割网络框架。此外,所提网络的规模较BiSeNet减少50%以上,并小于轻量级的U-Net架构,同时网络有较强的泛化性能,具有较高的实际应用价值。
关键词:合成孔径雷达/
海陆分割/
深度学习/
双边网络/
损失函数
Abstract:Sea–land segmentation is a basic step in coastline extraction and nearshore target detection. Because of poor segmentation accuracy and complicated parameter adjustment, the traditional sea–land segmentation algorithm is difficult to adapt in practical applications. Convolutional neural networks, which can extract multiple hierarchical features of images, can be used as an alternative technical approach for sea–land segmentation tasks. Among them, BiSeNet exhibits good performance in the semantic segmentation of natural scene images and effectively balances segmentation accuracy and speed. However, for the sea–land segmentation of SAR images, BiSeNet cannot extract the contextual semantic and spatial information of SAR images; thus, the segmentation effect is poor. To address the aforementioned problem, this study reduced the number of convolution layers in the spatial path to reduce the loss of spatial information and selected the ResNet18 lightweight model as the backbone network for the context path to reduce the overfitting phenomenon and provide a broad receptive field. At the same time, strategies for edge enhancement and loss function are proposed to improve the segmentation performance of the network in the land and sea boundary region. Experimental results based on GF3 data showed that the proposed method effectively improves the prediction accuracy and segmentation rate of the network. The segmentation accuracy and F1 score of the proposed method are 0.9889 and 0.9915, respectively, and the processing rate of SAR image slices with the resolution of 1024 × 1024 is 12.7 frames/s, which are better than those of other state-of-the-art approaches. Moreover, the size of the network is more than half of that of BiSeNet and smaller than that of U-Net. Thus, the network exhibits strong generalization performance.
Key words:Synthetic Aperture Radar (SAR)/
Sea-land segmentation/
Deep learning/
Bilateral Segmentation Network (BiSeNet)/
Loss function



PDF全文下载地址:

https://plugin.sowise.cn/viewpdf/198_59b35160-c283-444a-b025-76b7f031ce5f_R20089
相关话题/图像 网络 信息 国防科技大学 电子

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 基于INet的雷达图像杂波抑制和目标检测方法
    牟效乾,陈小龙,,关键,周伟,刘宁波,董云龙海军航空大学烟台264001基金项目:国家自然科学基金(U1933135,61931021),山东省重点研发计划(2019GSF111004,2019JZZY010415),基础加强计划技术领域基金(2102024)详细信息作者简介:牟效乾(1995–), ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 结合幅度信息的扩展目标随机有限集跟踪方法
    柳超1,2,,孙进平1,,,陈小龙3,,张志国1,1.北京航空航天大学电子信息工程学院北京1001912.海军92853部队葫芦岛1251063.海军航空大学烟台264001基金项目:国家自然科学基金(61471019,U1633122)详细信息作者简介:柳超:柳 超(1984–),男,山东宁阳人。 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 回波幅度信息辅助的群目标航迹起始方法
    靳标1,,,李聪2,,张贞凯1,1.江苏科技大学电子信息学院镇江2120032.西安交通大学电子与信息工程学院西安710049基金项目:国家自然科学基金(61701416,61871203),中国博士后科学基金(2017M613214)详细信息作者简介:靳标:靳 标(1986–),男,山西翼城人,博 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 基于多快拍图像联合的MIMO雷达三维成像方法
    郑通,蒋李兵,王壮,国防科技大学自动目标识别重点实验室长沙410073基金项目:国家部委基金,国防科技重点实验室基金(6142503180202)详细信息作者简介:郑通:郑 通(1995–),女,云南瑞丽人。2017年在国防科技大学获得学士学位,现在国防科技大学自动目标识别重点实验室攻读硕士研究生, ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • SAR图像目标识别的可解释性问题探讨
    郭炜炜1,,张增辉2,,,郁文贤2,,孙效华1,1.同济大学数字创新中心上海2000922.上海交通大学智能探测与识别上海市重点实验室上海200240基金项目:国家自然科学基金联合基金(U1830103)详细信息作者简介:郭炜炜(1983–),男,江苏南通人,博士,分别于2005,2007,2014 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • SAR图像飞机目标检测识别进展
    郭倩,王海鹏,,徐丰复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433基金项目:国家自然科学基金(61991422)详细信息作者简介:郭倩:郭 倩(1996–),女,山西平遥人,复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室博士研究生,主要研究方向为雷达成像与智能感知技术。E-mail:18210720 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 面向舰船目标检测的单通道复值SAR图像统计建模方法研究
    冷祥光,,计科峰,,熊博莅,匡纲要国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室长沙410073基金项目:国家自然科学基金(61601035,61971426)详细信息作者简介:冷祥光(1991–),男,江西九江人,博士,国防科技大学电子科学学院讲师,研究方向为遥感信息处理、SA ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 基于复值卷积神经网络样本精选的极化SAR图像弱监督分类方法
    秦先祥1,,,余旺盛1,,王鹏1,,陈天平1,,邹焕新2,1.空军工程大学信息与导航学院西安7100772.国防科技大学电子科学学院长沙410073基金项目:国家自然科学基金(41601436,61403414,61703423),陕西省自然科学基础研究计划(2018JM4029)详细信息作者简介: ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 基于地基雷达图像的无监督变化检测
    黄平平,,任慧芳,谭维贤,段盈宏,徐伟,刘方内蒙古工业大学信息工程学院呼和浩特010051内蒙古自治区雷达技术与应用重点实验室呼和浩特010051基金项目:国家自然科学基金重点项目(61631011),内蒙古自治区财政厅创新引导项目(KCBJ2017,KCBJ2018014),内蒙古自治区科技重大专 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03
  • 基于特征复用的膨胀-残差网络的SAR图像超分辨重建
    李萌,刘畅,1.中国科学院空天信息创新研究院北京1001902.中国科学院电子学研究所北京1001903.中国科学院大学北京100049基金项目:国家重点研发计划(2017YFB0503001)详细信息作者简介:李萌:李 萌(1994–),女,甘肃庆阳人,中国科学院大学硕士研究生,研究方向为SAR图 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-03