本技術(shù)涉及遙感圖像變化檢測，尤其涉及一種多分辨率多源遙感圖像變化檢測方法。

背景技術(shù)：

1、遙感圖像是記錄地表特征信息的關(guān)鍵載體，通過對其進(jìn)行處理與分析，可以推動遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)向智能化方向發(fā)展。大型地表變化檢測是指通過比較同一區(qū)域在不同時間段的遙感數(shù)據(jù)，識別出發(fā)生顯著變化的區(qū)域。這項技術(shù)在地表環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)、城鄉(xiāng)規(guī)劃等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。

2、隨著遙感技術(shù)的進(jìn)步，來自不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)為變化檢測提供了數(shù)據(jù)資源，隨著不同類型的遙感圖像不斷獲取，對于多源遙感數(shù)據(jù)間的變化檢測研究越來越迫切，如，光學(xué)遙感圖像和合成孔徑雷達(dá)(synthetic?aperture?radar,sar)是最常用于變化檢測的兩種多源遙感圖像。

3、然而，多源異構(gòu)遙感圖像的成像機(jī)制不同，圖像模態(tài)、分辨率等特征差異大，比如sar圖像與高分辨率光學(xué)圖像通常存在一定的分辨率差異，且sar圖像相較光學(xué)遙感圖像細(xì)節(jié)不明顯，噪聲影響較大。目前的多源多分辨率遙感圖像變化檢查方法主要使用重采樣策略，如雙線性雙三次插值法來拉齊分辨率的差異。然而面對變化檢測這種像素級預(yù)測任務(wù)，變化前后圖像分辨率的差異對于檢測精度的影響不可避免。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為此，本技術(shù)的第一個目的在于提出一種多分辨率多源遙感圖像變化檢測方法。

3、本技術(shù)的第二個目的在于提出一種多分辨率多源遙感圖像變化檢測裝置。

4、本技術(shù)的第三個目的在于提出一種電子設(shè)備。

5、本技術(shù)的第四個目的在于提出一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

6、本技術(shù)的第五個目的在于提出一種計算機(jī)程序產(chǎn)品。

7、為達(dá)上述目的，本技術(shù)第一方面實施例提出了一種多分辨率多源遙感圖像變化檢測方法，包括：

8、構(gòu)建圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，通過部分生成損失函數(shù)約束偽光學(xué)圖像與真實光學(xué)圖像、偽sar圖像與真實sar圖像之間的相似性，其中，第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)用于將低分辨率sar圖像轉(zhuǎn)換為偽光學(xué)圖像，第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為偽sar圖像；

9、對真實光學(xué)圖像進(jìn)行下采樣處理，并對真實sar圖像進(jìn)行上采樣處理，將處理后的圖像分別輸入至第一和第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)，通過另一部分生成損失函數(shù)約束兩個圖像變換網(wǎng)絡(luò)的輸出與原始圖像之間的相似性；

10、構(gòu)建判別及檢測網(wǎng)絡(luò)，其中，第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)用于對生成的偽光學(xué)圖像和真實光學(xué)圖像進(jìn)行真實性判別及變化檢測，第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)用于對生成的偽sar圖像和真實sar圖像進(jìn)行真實性判別及變化檢測；

11、計算第一判別損失，基于多項生成損失與第一判別損失的聯(lián)合優(yōu)化策略，通過反向傳播對圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新；

12、計算第二判別損失與變化檢測損失，基于第一判別損失、第二判別損失與變化檢測損失的聯(lián)合優(yōu)化策略，通過反向傳播對判別及檢測網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新；

13、利用訓(xùn)練得到的圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)和判別及檢測網(wǎng)絡(luò)，將原始sar圖像輸入到第一圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中生成偽光學(xué)圖像，并將所述偽光學(xué)圖像與原始光學(xué)圖像一并輸入到第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)中，獲取最終的變化檢測結(jié)果。

14、可選的，通過部分生成損失函數(shù)約束偽光學(xué)圖像與真實光學(xué)圖像、偽sar圖像與真實sar圖像之間的相似性，包括：

15、給定不同分辨率的雙時相低分辨率sar圖像ia與光學(xué)圖像ib，將圖像ia輸入至第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1，生成第一偽光學(xué)圖像ib′，其中ib′的分辨率與ib相同；將圖像ib輸入至第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2，生成第一偽sar圖像ia′，其中圖像ia′與圖像ia的分辨率相同；

16、將生成的第一偽光學(xué)圖像ib′輸入至第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2，生成第二偽sar圖像ia″，以及將生成的第一偽sar圖像ia′輸入至第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1，生成第二偽光學(xué)圖像ib″；

17、分別計算ia與ia″之間的生成損失，以及ib與ib″之間的生成損失，其損失函數(shù)公式分別為：

18、loss1＝l1(ia″,ia)

19、loss2＝l1(ib″,ib)

20、其中，loss1為ia與ia″之間的損失函數(shù)，loss2為ib與ib″之間的損失函數(shù)。

21、可選的，對真實光學(xué)圖像進(jìn)行下采樣處理，并對真實sar圖像進(jìn)行上采樣處理，將處理后的圖像分別輸入至第一和第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)，通過另一部分生成損失函數(shù)約束兩個圖像變換網(wǎng)絡(luò)的輸出與原始圖像之間的相似性，包括：

22、為進(jìn)一步約束第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1的生成效果，使用經(jīng)過圖像ib下采樣的圖像ib_down作為輸入，計算輸出圖像和圖像ib的損失，其損失函數(shù)loss3為：

23、loss3＝l1(g1(ib_down),ib)

24、式中，g1()表示第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1的轉(zhuǎn)換過程；

25、為進(jìn)一步約束第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2的生成效果，使用經(jīng)過圖像ia插值的圖像ia_up作為輸入，計算輸出圖像和圖像ia的損失，其損失函數(shù)loss4為：

26、loss4＝l1(g2(ia_up),ia)

27、式中，g2()表示第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2的轉(zhuǎn)換過程。

28、可選的，第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)和第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)的第一判別損失的計算過程，包括：

29、將第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1生成的第一偽光學(xué)圖像ib′與原始光學(xué)圖像ib輸入至第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d1中，計算第一偽光學(xué)圖像ib′與原始光學(xué)圖像ib之間的判別損失，第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d1的判別損失函數(shù)loss5為：

30、loss5＝l2(d1(ib),lblb)

31、其中，lblb是由1構(gòu)成的光學(xué)圖像標(biāo)簽；

32、將第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2生成的第一偽sar圖像ia′與原始sar圖像ia輸入至第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d2中，計算第一偽sar圖像ia′與原始sar圖像ia之間的判別損失，第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d2的判別損失函數(shù)loss6為：

33、loss6＝l2(d2(ia),lbla)

34、其中，lbla是由1構(gòu)成的sar圖像標(biāo)簽。

35、可選的，基于多項生成損失與第一判別損失的聯(lián)合優(yōu)化策略，通過反向傳播對圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新，包括：

36、將上述損失函數(shù)loss1至loss6按照預(yù)設(shè)權(quán)重比例聯(lián)合，計算綜合損失函數(shù)lossg，反向傳播更新第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1與第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，綜合損失函數(shù)lossg的計算公式為：

37、

38、其中，ωi為各損失函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，用于調(diào)整每部分損失對總損失的貢獻(xiàn)。

39、可選的，第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)和第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)的第二判別損失和變化檢測損失的計算過程，包括：

40、將第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)g1生成的第一偽光學(xué)圖像ib′與原始光學(xué)圖像ib輸入值第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d1中，一方面計算第二判別損失，另一方面計算第一偽光學(xué)圖像ib′與原始光學(xué)圖像ib之間的變化檢測損失，其中，判別損失函數(shù)loss7和變化檢測損失函數(shù)loss8分別為：

41、loss7＝l2(d1(ib′),lbl′b)

42、loss8＝focal_loss1

43、其中，lbl′b是由0構(gòu)成的光學(xué)圖像標(biāo)簽；

44、將第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)g2生成的第一偽sar圖像ia′與原始sar圖像ia輸入值第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d2中，一方面計算第二判別損失，另一方面計算第一偽sar圖像ia′與原始sar圖像ia之間的變化檢測損失，其中，判別損失函數(shù)loss9和變化檢測損失函數(shù)loss10分別為：

45、loss9＝l2(d2(ia′),lbl′a)

46、loss10＝focal_loss2

47、其中，lbl′a是由0構(gòu)成的sar圖像標(biāo)簽。

48、可選的，基于第一判別損失、第二判別損失與變化檢測損失的聯(lián)合優(yōu)化策略，通過反向傳播對判別及檢測網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新，包括：

49、將上述損失函數(shù)loss5至loss10按照預(yù)設(shè)權(quán)重比例聯(lián)合，計算綜合損失函數(shù)lossd，反向傳播更新第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d1和第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)d2的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，綜合損失函數(shù)lossd的計算公式為：

50、

51、其中，ωi是對應(yīng)損失函數(shù)的權(quán)重系數(shù)，用于調(diào)整各個子損失對總損失的貢獻(xiàn)。

52、為達(dá)上述目的，本技術(shù)第二方面實施例提出了一種多分辨率多源遙感圖像變化檢測裝置，包括：

53、轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及生成約束模塊，用于構(gòu)建圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)，通過部分生成損失函數(shù)約束偽光學(xué)圖像與真實光學(xué)圖像、偽sar圖像與真實sar圖像之間的相似性，其中，第一圖像變換網(wǎng)絡(luò)用于將低分辨率sar圖像轉(zhuǎn)換為偽光學(xué)圖像，第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)用于將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為偽sar圖像；

54、生成網(wǎng)絡(luò)約束增強(qiáng)模塊，用于對真實光學(xué)圖像進(jìn)行下采樣處理，并對真實sar圖像進(jìn)行上采樣處理，將處理后的圖像分別輸入至第一和第二圖像變換網(wǎng)絡(luò)，通過另一部分生成損失函數(shù)約束兩個圖像變換網(wǎng)絡(luò)的輸出與原始圖像之間的相似性；

55、判別及檢測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建判別及檢測網(wǎng)絡(luò)，其中，第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)用于對生成的偽光學(xué)圖像和真實光學(xué)圖像進(jìn)行真實性判別及變化檢測，第二判別及檢測網(wǎng)絡(luò)用于對生成的偽sar圖像和真實sar圖像進(jìn)行真實性判別及變化檢測；

56、第一聯(lián)合優(yōu)化模塊，用于計算第一判別損失，基于多項生成損失與第一判別損失的聯(lián)合優(yōu)化策略，通過反向傳播對圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新；

57、第二聯(lián)合優(yōu)化模塊，用于計算第二判別損失與變化檢測損失，基于第一判別損失、第二判別損失與變化檢測損失的聯(lián)合優(yōu)化策略，通過反向傳播對判別及檢測網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行更新；

58、最終變化檢測模塊，用于利用訓(xùn)練得到的圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)和判別及檢測網(wǎng)絡(luò)，將原始sar圖像輸入到第一圖像轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)中生成偽光學(xué)圖像，并將所述偽光學(xué)圖像與原始光學(xué)圖像一并輸入到第一判別及檢測網(wǎng)絡(luò)中，獲取最終的變化檢測結(jié)果。

59、為達(dá)上述目的，本技術(shù)第三方面實施例提出了一種電子設(shè)備，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲器；

60、所述存儲器存儲計算機(jī)執(zhí)行指令；

61、所述處理器執(zhí)行所述存儲器存儲的計算機(jī)執(zhí)行指令，以實現(xiàn)如第一方面中任一項所述的方法。

62、為達(dá)上述目的，本技術(shù)第四方面實施例提出了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)執(zhí)行指令，所述計算機(jī)執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時用于實現(xiàn)如第一方面中任一項所述的方法。

63、為達(dá)上述目的，本技術(shù)第五方面實施例提出了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面中任一項所述的方法。

64、本技術(shù)的實施例提供的技術(shù)方案至少帶來以下有益效果：

65、能夠?qū)崿F(xiàn)不同分辨率和不同模態(tài)的多源遙感之間的相互變換，從而拉齊多源圖像分辨率，進(jìn)而處理分辨率對齊后的多源遙感圖像間的變化檢測。

66、本技術(shù)附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本技術(shù)的實踐了解到。