综述:深度学习在技术领域中遥感图像分类的应用

【字体: 时间:2025年07月12日 来源:Recent Advances in Computer Science and Communications CS2.5

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  本文系统综述了深度学习(DL)在遥感图像分类中的前沿应用,重点探讨了融合显著性流与RGB流的深度卷积神经网络(CNN)和极限学习机(ELM)分类器的创新技术。研究通过UC Merced、AID和NWPU-RESISC45数据集验证了多特征融合对模型性能的显著提升,为工业检测、环境监测等领域的可持续发展提供了数据驱动的决策支持。

  

深度学习驱动的遥感图像分类技术革新

技术背景与挑战
遥感技术通过空基或天基传感器获取地表信息,其产生的海量图像数据亟需高效分类方法。传统算法在复杂场景分类(Scene classification)中面临特征提取能力不足的瓶颈,而深度学习(Deep Learning, DL)凭借卷积神经网络(CNN)的层次化特征学习能力,成为突破这一瓶颈的关键技术。

核心方法创新
研究团队提出双流融合架构:

  1. 显著性流(Saliency Stream):通过注意力机制捕捉图像中的关键区域,增强模型对目标物体的定位能力;
  2. RGB流:采用经典CNN结构(如ResNet)提取全局视觉特征。两流特征通过级联融合后输入极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)分类器,在UC Merced Land-Use数据集上实现98.7%的准确率,较单流模型提升5.2%。

多领域应用验证

  • 工业检测:在Aerial Image Dataset(AID)中,融合模型对工厂设备缺陷的识别精度达96.3%;
  • 环境监测:NWPU-RESISC45数据集测试显示,该技术对水体污染和森林退化现象的检测F1-score提升至0.94;
  • 医疗辅助:虽非本文重点,但文中提及该技术可扩展至医学影像分析(如X光片分类)。

可持续发展价值
通过降低人工标注成本(节约40%工时)和提升分类效率,该技术显著支持了联合国可持续发展目标(SDGs)中的"工业创新"和"陆地生态保护"指标。实验证明,特征融合策略使模型在少样本场景下的泛化能力提升35%。

未来展望
研究建议探索:

  • 三维卷积(3D-CNN)处理时序遥感数据;
  • 图神经网络(GNN)用于跨区域关联分析;
  • 轻量化模型部署至边缘计算设备。这些方向将进一步加强计算机系统与人类社会需求的联结。
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