Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
Ваш e-mail:
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 1. С. 25-34

Сегментация мультиспектральных снимков с применением свёрточных нейронных сетей

Е.С. Иванов 1 , И.П. Тищенко 1 , А.Н. Виноградов 1 
1 Институт программных систем им. А.К. Айламазяна РАН, Переславль-Залесский, Россия
Одобрена к печати: 25.12.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-1-25-34
Работа посвящена обработке аэрокосмических мультиспектральных снимков, полученных при дистанционном зондировании Земли, а именно сегментации. Целью статьи является описание метода сегментации мультиспектральных снимков с использованием свёрточных нейронных сетей. В компьютерной графике сегментация ― сложная задача, на результаты работы которой может влиять множество факторов: шум на изображении, текстура и т. д. Изображения, полученные в результате сегментации, могут быть использованы для последующего анализа с менее затратными ресурсами. В статье описано общее понятие о нейронных сетях свёрточного типа, описана их архитектура. С использованием свёрточных нейронных сетей был разработан и реализован подход к сегментации мультиспектральных снимков, который также представлен в данной статье. Предложенные методы обработки снимков позволяют избежать исчезновения объектов, их ложного появления (избыточная сегментация) и неточности определения их границ на результатах сегментации. В качестве исходных данных использовались снимки, полученные со спутника Terra при помощи инструмента ASTER. Приведены результаты сегментации мультиспектральных снимков дистанционного зондирования Земли. Обосновано преимущество использования оригинальных мультиспектральных снимков по сравнению с трёхканальными (RGB) изображениями.
Ключевые слова: сегментация изображений, дистанционное зондирование, компьютерное зрение, обработка изображений, мультиспектральные снимки, свёрточные нейронные сети
Полный текст

Список литературы:

  1. Барталев С. А., Ховратович Т. С. Анализ возможностей применения методов сегментации спутниковых изображений для выявления изменений в лесах // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. № 1. С. 44–62. URL: http://d33.infospace.ru/d33_conf/2011v8n1/044-062.pdf.
  2. Дорогой Я. Ю. Архитектура обобщенных сверточных нейронных сетей // Вестник НТУУ КПИИ. 2011. № 54. С. 229–234. URL: http://www.it-visnyk.kpi.ua/wp-content/uploads/2012/08/54_36.pdf.
  3. Пестунов И. А., Рылов С. А. Алгоритмы спектрально-текстурной сегментации спутниковых изображений высокого пространственного разрешения // Вестник Кемеровского гос. ун-та. 2012. № 4(52). Т. 2. С. 104–109.
  4. Романов А. А. Сверточные нейронные сети // 21-я Международная научно-практич. конф. «Научные исследования: ключевые проблемы III тысячелетия»: сб. тр. конф. 2018. С. 5–9. URL: https://scientificresearch.ru/images/PDF/2018/21/svertochnye.pdf.
  5. Соловьев Р. А., Тельпухов Д. В., Кустов А. Г. Автоматическая сегментация спутниковых снимков на базе модифицированной свёрточной нейронной сети UNET // Инженерный вестник Дона. 2017. Т. 47. № 4(47). URL: http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_56_soloviev_N.pdf_116222c2f5.pdf.
  6. Хлопков Ю. И. Применение искусственных нейронных сетей в гиперзвуковой аэродинамике // Международный журн. прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 4-1. С. 45–49.
  7. Чабан Л. Н., Вечерук Г. В., Гаврилова Т. С. Исследование возможностей классификации растительного покрова по гиперспектральным изображениям в пакетах тематической обработки данных дистанционного зондирования // Труды Московского физико-технич. ин-та. 2009. Т. 1. № 3. С. 171–180. URL: https://mipt.ru/za-nauku/upload/7ce/f_eduu-arphcxl1tgs.pdf.
  8. Ciresan D., Giusti A., Gambardella L., Schmodbuber J. Deep neural networks segment neuronal membranes in electron microscopy images // Advances in Neural Information Processing Systems. 2012. P. 2843–2851. URL: http://people.idsia.ch/~juergen/nips2012.pdf.
  9. Kriesel D. A Brief introduction to Neural Networks. Version ZETA2-EN. 2007. 226 p. URL: http://www.dkriesel.com/_media/science/neuronalenetze-en-zeta2-2col-dkrieselcom.pdf.
  10. Li Y., Zhang H., Shen Q. Spectral-spatial classification of hyperspectral imagery with 3D convolutional neural network // Remote Sensing. 2017. V. 9. No. 1. P. 67.
  11. Ronneberger O., Fischer P., Brox T. U-net: Convolutional networks for biomedical image segmentation // Intern. Conf. Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention. 2015. P. 234–241.
  12. Sarangi N., Sekhar С. Tensor Deep Stacking Networks and Kernel Deep Convex Networks // 4th Intern. Conf. Pattern Recognition: Applications and Methods (ICPRAM). 2015. P. 267–281.
  13. Schmidhuber J. Deep learning in neural networks: An overview // Neural Networks. 2015. V. 61. P. 85–117.