北理工團隊在智能遙感影像處理領域取得新突破
發布日期：2024-11-18 供稿：光電學院 攝影：光電學院
編輯：盛筠 審核：董立泉 閱讀次數：
針對多時間、多尺度遙感影像動態變化檢測的難題，北京理工大學光電學院許廷發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）” 為題發表在國際計算機視覺頂級學術會議《Association for Computing Machinery Multimedia（ACM MM）》（CCF-A）。ACM MM由國際計算機協會（ACM）發起，是多媒體處理、分析與計算領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，科研團隊創新設計了一種單流架構的多尺度變化感知變換器（Mining Area Change Detection，MACT）架構，該架構通過結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變換，識別出變化區域特征；動態調整不同階段窗口大小，精確捕捉多尺度微弱變化；構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，實現了不同層級高層語義信息融合，方法結構如圖1所示。
圖1. MACT結構圖
通過在不同數據集上驗證結果分析，該方法實現了在不同階段多尺度特征融合，保持了檢測區域的內部緊湊性和完整性。圖2展示了在不同數據集上的變化檢測結果。
圖2. 變化檢測結果圖
同時，針對遙感影像變化檢測數據庫缺乏，科研團隊構建了礦區遙感影像變化檢測（MACD）數據集，數據集首次覆蓋了遙感影像多尺度變化、不規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與其他數據集對比圖
該研究成果解決了多時間、多尺度遙感影像動態變化檢測和數據集缺乏的難題，為復雜場景遙感影像的微弱變化檢測和應用提供了理論和數據基礎。
論文詳情：Huan Chen, Tingfa Xu, Zhenxiang Chen, Peifu Liu, Huiyan Bai, and Jianan Li. 2024. Multi-scale Change-Aware Transformer for Remote Sensing Image Change Detection. In Proceedings of the 32nd ACM International Conference on Multimedia (MM '24). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 2992–3000. https://doi.org/10.1145/3664647.3680965
論文鏈接：https://dl.acm.org/doi/10.1145/3664647.3680965
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；以通訊作者發表論文40余篇；谷歌學術總引4000余次。入選中國科協及北京市科協“青年人才托舉工程”項目，獲得中國圖象圖形學學會優秀博士學位論文，王大珩光學獎等榮譽。指導學生獲得 ICCV 2021“反無人機跟蹤”挑戰賽國際冠軍及最佳論文獎、第四屆“空天杯”創新創意大賽二等獎、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設施中得到重要應用。
許廷發，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。光電成像技術與系統教育部重點實驗室主任，北京理工大學重慶創新中心智能化和大數據技術實驗室主任。近年來帶領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、國內等系列期刊發表學術論文200余篇，其中被SCI/EI收錄100余篇。以第一發明人申請國家發明專利87項，已授權和公示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聯賽全國百強，獲得中國圖象圖形學會優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新創業示范團隊等榮譽稱號。
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