基于改进U-Net网络的高分遥感影像水体提取

作者：何红术,黄晓霞,李红旮,倪凌佳,王新歌,陈崇,柳泽

摘要：传统基于光谱信息的水体提取未能考虑水体形状、纹理、大小、相邻关系等问题,且存在同物异谱、异物同谱现象,导致水体提取精度较低。而传统基于分类提取水体方法设计特征过程较为繁琐,且不能挖掘深度信息特征。因此,本文提出改进的U-Net网络语义分割方法,借鉴经典U-Net网络的解编码结构对网络进行改进:①将VGG网络用于收缩路径以提取特征;②在扩张路径中对低维特征信息进行加强,将收缩特征金字塔上一层的特征图与下一层对应扩张路径上的特征图进行融合,以提高提取结果分割精度;③在分类后处理中引入条件随机场,以将分割结果精细化。在保持相同训练集、验证集和测试集的情况下,分别用SegNet、经典U-Net网络和改进的U-Net网络做对照试验。试验结果表明,改进的U-Net网络结构在IoU、精准率和Kappa系数指标上均高于SegNet和经典U-Net网络,与SegNet相比,3项指标分别提升了10.5%、12.3%和0.14,与经典U-Net网络结果相比,各个指标分别提升了5.8%、4.4%和0.05。改进的网络水体提取结果较为完整,对小目标水体能够准确提取。改进的U-Net网络能够有效地实现水体提取任务。

发文机构：中国科学院空天信息创新研究院 中国科学院大学 住房和城乡建设部城乡规划管理中心

关键词：U-Net水体提取高分遥感影像条件随机场图像分割VGG16青岛西宁U-Netwater extractionhigh-resolution remote sensing imageconditional random fieldimage segmentationVGG16QingdaoXining

分类号： TP3[自动化与计算机技术—计算机科学与技术]