基于分类后验概率空间的孪生Nested-UNet(SNU-PS)变化检测网络

摘要：

近年来,深度学习在多时相遥感影像变化检测任务中表现出巨大的潜力.充分的训练样本是深度学习技术能够有效挖掘遥感影像变化特征的重要前提,然而当前有限的公开标注数据集还不能满足实际应用中各种变化类型检测的需求.由于地表覆盖变化通常只占据少部分区域,能够获取的变化样本常常数量很少,且与不变化样本相比存在严重的不平衡问题.因此,如何在小样本与样本不平衡的情况下有效训练变化检测网络是急需突破的难题.相比变化检测样本,单时相地表覆盖分类样本的获取难度要低得多;在分类样本的支持下,充分训练的地表覆盖分类网络可为变化检测提供重要的先验特征.基于此,本文提出了一种基于分类后验概率空间的孪生 Nested-UNet 变化检测网络 SNU-PS(Siamese Nested-UNet for change detection in Posterior Probability Space),通过结合两期地表覆盖分类后验概率信息,降低对变化检测样本的依赖.该方法首先利用地表覆盖分类样本训练高分辨率网络HRNet(High-Resolution Network),得到双时相影像的地物分类后验概率;然后将后验概率图像输入到孪生Nested-UNet变化检测网络SNU(Siamese Nested-UNet for change detection)中以获取变化检测结果.在SpaceNet7和HRSCD数据集上测试的结果表明,SNU-PS能够充分利用地表覆盖的语义信息,在不同变化检测训练样本数量水平下,保持稳定的变化检测精度;相比分类后比较PCC(Post Classification Comparison)、基于后验概率空间的变化向量分析CVAPS(Change-vector analysis in posterior probability space)、以及各种类型变化检测网络(SNU、FC-EF、BIT、PCFN),具备更高与更稳定的变化检测精度,特别在样本数量不足时,优势更为明显.因此,本文提出的SNU-PS在小样本情形下的变化检测任务上具备更好的应用前景.

关键词：地表覆盖、变化检测、深度学习、小样本、样本不平衡、语义分割网络、孪生网络、后验概率

所属期刊栏目：27

分类号：TP701;P2(遥感技术)

在线出版日期：2023-11-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：2006-2023