【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】針對多時間、多尺度遙感影像動態(tài)變化檢測的難題，北京理工大學光電學院許廷發(fā)教授科研團隊提出了多尺度變化感知Transformer的檢測方法取得突破性進展。研究成果以 “Multi-scale Change-Aware Transformer for Remote Sensing Image Change Detection(MCAT)” 為題發(fā)表在國際計算機視覺頂級學術(shù)會議《Association for Computing Machinery Multimedia(ACM MM)》(CCF-A)。ACM MM由國際計算機協(xié)會(ACM)發(fā)起，是多媒體處理、分析與計算領(lǐng)域最具影響力的國際頂級會議。論文的第一作者為北京理工大學陳歡博士研究生，通訊作者為許廷發(fā)教授和李佳男副研究員。
為了捕捉遙感影像復雜場景的微弱變化信息，科研團隊創(chuàng)新設(shè)計了一種單流架構(gòu)的多尺度變化感知變換器(Mining Area Change Detection，MACT)架構(gòu)，該架構(gòu)通過結(jié)合局部自注意力和跨時注意力機制，比較了不同時間點圖像間動態(tài)變換，識別出變化區(qū)域特征；動態(tài)調(diào)整不同階段窗口大小，精確捕捉多尺度微弱變化；構(gòu)建了多尺度變化增強聚合器(Multi-scale Change-Enhanced Aggregator，MCEA)，細化變化特征局部細節(jié)，實現(xiàn)了不同層級高層語義信息融合，方法結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1. MACT結(jié)構(gòu)圖
通過在不同數(shù)據(jù)集上驗證結(jié)果分析，該方法實現(xiàn)了在不同階段多尺度特征融合，保持了檢測區(qū)域的內(nèi)部緊湊性和完整性。圖2展示了在不同數(shù)據(jù)集上的變化檢測結(jié)果。
圖2. 變化檢測結(jié)果圖
同時，針對遙感影像變化檢測數(shù)據(jù)庫缺乏，科研團隊構(gòu)建了礦區(qū)遙感影像變化檢測(MACD)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集首次覆蓋了遙感影像多尺度變化、不規(guī)則形狀和復雜邊界等特征，真實地反映了遙感影像變換場景，如圖3所示。
圖3. MACD與其他數(shù)據(jù)集對比圖
該研究成果解決了多時間、多尺度遙感影像動態(tài)變化檢測和數(shù)據(jù)集缺乏的難題，為復雜場景遙感影像的微弱變化檢測和應(yīng)用提供了理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
附作者簡介：
論文第一作者，陳歡， 2021級北京理工大學博士研究生。主要從事高光譜成像和處理等方面的研究。以第一作者發(fā)表在國際頂刊IEEE TCSVT論文1篇，頂會ACM MM論文1篇。
論文通訊作者：
李佳男，博士，北京理工大學光電學院預聘助理教授(特別副研究員)，新加坡國立大學博士后。主要從事光電成像目標探測與識別等方面的研究，主持國家自然科學基金等項目5項。以第一/共一作者發(fā)表IEEE TPAMI 4篇，IEEE TNNLS、CVPR等論文11篇，ESI高被引論文1篇；以通訊作者發(fā)表論文40余篇；谷歌學術(shù)總引4000余次。入選中國科協(xié)及北京市科協(xié)“青年人才托舉工程”項目，獲得中國圖象圖形學學會優(yōu)秀博士學位論文，王大珩光學獎等榮譽。指導學生獲得 ICCV 2021“反無人機跟蹤”挑戰(zhàn)賽國際冠軍及最佳論文獎、第四屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽二等獎、中國高等教育博覽會“校企合作 雙百計劃”典型案例等。研究成果在國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中得到重要應(yīng)用。
許廷發(fā)，博士，國家一級重點學科“光學工程”學科責任教授，博士研究生導師。光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點實驗室主任，北京理工大學重慶創(chuàng)新中心智能化和大數(shù)據(jù)技術(shù)實驗室主任。近年來帶領(lǐng)其科研團隊圍繞光電成像探測與識別、計算成像和人工智能等領(lǐng)域不斷深化研究。主持承擔國家自然科學基金委重大科研儀器研制項目等50多項。在國際、國內(nèi)等系列期刊發(fā)表學術(shù)論文200余篇，其中被SCI/EI收錄100余篇。以第一發(fā)明人申請國家發(fā)明專利87項，已授權(quán)和公示35項。獲省部級科技進步二等獎等獎項3項。指導研究生獲得中國圖象圖形學學會優(yōu)秀博士學位論文，二人次獲得王大珩高校學生光學獎，三人次獲得全國光學與光學工程博士生學術(shù)聯(lián)賽全國百強，獲得中國圖象圖形學會優(yōu)秀博士論文指導教師、中國高等教育博覽會“校企合作 雙百計劃”典型案例和重慶英才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范團隊等榮譽稱號。
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