基于深度主题模型的高分辨率遥感影像场景分类方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41901306
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

High-resolution remote sensing image scene classification is an effective way to bridge the semantic gap between the low-level features and high-level semantic information. Scene classification methods based on mid-level features and deep learning are two representative methods for high-resolution remote sensing image scene classification. Due to the complexity and variability of high-resolution remote sensing images, scene classification methods based on mid-level features have limited model fitting ability and feature discriminative ability. Scene classification method based on deep learning usually relies on training samples and cannot effectively extract significant local features in the scene. This project will combine the flexible implicit semantic mining ability of the topic model, and the powerful feature self-learning ability and nonlinear fitting ability of deep learning, and propose the research on high-resolution remote sensing image scene classification method based on deep topic model. The core idea is based on the main line from multi-scale homogeneous-heterogeneous low-level feature learning and mid-level supervised topic modeling based on deep fitting, to high-level deep topic joint semantic understanding. This project will construct the supervised topic model based on deep fitting, to optimize the parameters of topic modeling, using the homogeneous-heterogeneous visual representation. The deep features are mined from the semi-supervised convolutional neural networks, and are then combined with topic features for adaptive high-level semantic interpretation. This study can improve the application potential of high-resolution remote sensing images, therefore has important theoretical and applied significance.
高分辨率遥感影像场景分类是跨越底层特征和高层语义信息之间语义鸿沟的有效途径。场景分类代表性方法包括基于中层特征的场景分类方法和基于深度学习的场景分类方法,由于高分辨率遥感影像的复杂多变性,基于中层特征的场景分类方法往往中层特征区分性及模型拟合能力不足,基于深度学习的场景分类方法依赖大数据样本且无法有效挖掘场景中代表性局部特征。为此,本项目拟综合主题模型灵活的隐含语义挖掘能力和深度学习强大的特征自学习及非线性拟合能力,开展基于深度主题模型的高分辨率遥感影像场景分类方法研究。核心思想是以“多尺度同异质底层特征学习—主题特征深度拟合建模—深度主题特征融合的场景语义理解”为主线,基于同异质视觉表征,构建主题特征深度拟合的监督主题模型,实现模型参数推理优化;基于半监督卷积神经网络挖掘深度特征,并融合主题特征进行自适应场景语义分类,提升高分辨率遥感影像的应用潜力,具有重要的理论与应用意义。

结项摘要

由于高分辨率遥感影像的复杂多变性,基于中层特征的场景分类方法往往中层特征区分性及模型拟合能力不足,基于深度学习的场景分类方法依赖大数据样本且无法有效挖掘场景中代表性局部特征。本项目主要综合主题模型灵活的隐含语义挖掘能力和深度学习强大的特征自学习及非线性拟合能力,开展基于深度主题模型的高分辨率遥感影像场景分类方法研究。本项目攻克了多尺度同异质底层特征表达困难、中层特征拟合能力不足、深层特征依赖大数据样本且代表性特征挖掘不充分等关键技术,系统地构建了“多尺度同异质底层特征学习—主题特征深度拟合建模—深度主题特征融合的场景语义理解”方法体系,提出了基于全局上下文细节感知以及边缘监督的城市典型地物提取方法,实现了复杂城市背景下的城市典型地物的精确位置与复杂边缘提取;提出了基于多尺度稀疏先验约束与全局卷积长短期记忆模块的高光谱分类解混方法,实现了空谱联合解译的同时降低数据标注成本以及算法复杂程度;提出了基于代表性城市场景语义信息建模与迁移学习的城市土地利用制图框架,解决了基于深度学习的场景分类依赖大样本且代表性特征挖掘不充分等问题。.在项目的支持下,项目成员在IEEE TCYB,RSE,ISPRS P&RS,IEEE TGRS等国际学报上发表了14篇SCI学术论文,在IGARSS等国际会议上发表了16篇会议论文;该项目的研究成果成功应用于2022年武汉1+8城市圈违章用地分析,2022年河湖生态管控空间重点监管对象遥感智能识别技术研究,2022年绍兴市图像分割与特征提取的重要标识快速识别应用技术服务等;项目成员1人晋升副教授,培养研究生11名。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(16)
专利数量(1)
S3TRM: Spectral-Spatial Unmixing of Hyperspectral Imagery Based on Sparse Topic Relaxation-Clustering Model
S3TRM:基于稀疏主题松弛聚类模型的高光谱图像光谱空间分解
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2021.3117250
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Qiqi Zhu;Linlin Wang;Jiale Chen;Wen Zeng;Yanfei Zhong;Qingfeng Guan;Zhijiang Yang
  • 通讯作者:
    Zhijiang Yang
Land-Use/Land-Cover change detection based on a Siamese global learning framework for high spatial resolution remote sensing imagery
基于高空间分辨率遥感图像暹罗全球学习框架的土地利用/土地覆盖变化检测
  • DOI:
    10.1016/j.isprsjprs.2021.12.005
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Qiqi Zhu;Xi Guo;Weihuan Deng;Sunan Shi;Qingfeng Guan;Yanfei Zhong;Liangpei Zhang;Deren Li
  • 通讯作者:
    Deren Li
Urban scene understanding based on semantic and socioeconomic features: From high-resolution remote sensing imagery to multi-source geographic datasets
基于语义和社会经济特征的城市场景理解:从高分辨率遥感影像到多源地理数据集
  • DOI:
    10.1016/j.isprsjprs.2021.07.003
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    ISPRS JOURNAL OF PHOTOGRAMMETRY AND REMOTE SENSING
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Su Yu;Zhong Yanfei;Zhu Qiqi;Zhao Ji
  • 通讯作者:
    Zhao Ji
Oil Spill Contextual and Boundary-Supervised Detection Network Based on Marine SAR Images
基于海洋SAR图像的溢油上下文和边界监督检测网络
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2021.3115492
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Qiqi Zhu;Yanan Zhang;Ziqi Li;Xiaorui Yan;Qingfeng Guan;Yanfei Zhong;Liangpei Zhang;Deren Li
  • 通讯作者:
    Deren Li
A Sparse Topic Relaxion and Group Clustering Model for Hyperspectral Unmixing
用于高光谱分解的稀疏主题松弛和组聚类模型
  • DOI:
    10.1109/jstars.2021.3069574
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Qiqi Zhu;Linlin Wang;Wen Zeng;Qingfeng Guan;Zhen Hu
  • 通讯作者:
    Zhen Hu

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其他文献

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高分辨率遥感影像深度异构图场景语义理解方法研究
  • 批准号:
    42271413
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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