辽宁师范大学王相海获国家专利权
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龙图腾网获悉辽宁师范大学申请的专利基于图transformer引导的多时相信息联合高光谱变化检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116843923B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310710069.2,技术领域涉及:G06V10/58;该发明授权基于图transformer引导的多时相信息联合高光谱变化检测方法是由王相海;赵晓阳;李思瑶;耿婷婷;宋传鸣设计研发完成,并于2023-06-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于图transformer引导的多时相信息联合高光谱变化检测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于图transformer引导的多时相信息联合高光谱变化检测方法,通过构建拓扑结构图,使网络能够以半监督的学习模式,将标签传播至未标记的样本上,减少训练时对大量训练样本的依赖;提出显著关系强化的图transformer模块,该模块将transformer作用于以超像素为节点的图结构,实现在低计算成本的条件下,突破传统对邻接关系的定义,获取任意两个子区域间亲和关系,捕捉整幅影像中的变化信息;提出门控变化信息融合单元,旨在有效地将GTrans模块引导的变化特征注入原始双时相拼接特征,实现了多时项信息的有机融合。
本发明授权基于图transformer引导的多时相信息联合高光谱变化检测方法在权利要求书中公布了:1.一种基于图transformer引导的多时相信息联合高光谱变化检测方法,其特征在于依次按照如下步骤进行: 步骤1.记T1时相高光谱影像、T2时相高光谱影像,按公式1获取差分高光谱影像,其中H为影像高度、W为影像宽度、C为影像通道数: 1; 步骤2.对、和进行预处理:将、、的维度转换为,其中,采用封装好的数据标准化方法对转换维度的数据进行标准化处理,使它们符合正态分布,标准化后的数据依次记为、和; 步骤3.根据标签图构造训练集、验证集和测试集中的标签编码图与标签掩码图; 步骤3.1.随机抽取中1%的点作为训练数据,生成一个尺寸为的全0的二维数组,当位置上的点为变化像素时,为1;当位置上的点为不变像素时,为2,得到训练集标签图; 步骤3.2.再在剩余的点中随机抽取与训练数据相同个数的点作为验证数据,生成一个尺寸为的全0的二维数组,当位置上的点为变化像素时,为1;当位置上的点为不变像素时,为2,得到验证集标签图; 步骤3.3.余下中的点为测试数据,生成一个尺寸为的全0的二维数组,当位置上的点为变化像素时,为1;当位置上的点为不变像素时,为2,得到测试集标签图; 步骤3.4.对、和依次进行哑变量编码,即把图中位置上0点编码为00,图中位置上1点编码为10,图中位置上2点编码为01,并进一步将它们的尺寸转为,将分别得到训练集标签编码图、验证集标签编码图和测试集标签编码图; 步骤3.5.生成一个尺寸为的全1的二维数组,判断中每行像素的值,若第行中所有像素值都为0,则把中第行所有像素值修改为0,得到训练集标签掩码图; 步骤3.6.生成一个尺寸为的全1的二维数组,判断中每行像素的值,若第行中所有像素值都为0,则把中第行所有像素值修改为0,得到验证集标签掩码图; 步骤3.7.生成一个尺寸为的全1的二维数组,判断中每行像素的值,若第行中所有像素值都为0,则把中第行所有像素值修改为0,得到测试集标签掩码图; 步骤4.超像素分割X3 步骤4.1.将的值归一化至区间,并对其进行窗口大小为5×5的高斯滤波,再将其尺寸转换至,结果记为; 步骤4.2.调用封装的PCA函数,实现对的主成分分析,并取前三个主成分实现对的降维,结果记为; 步骤4.3.按式2处理,并将其值转换为uint8类型,尺寸转换为,结果记为: 2; 步骤4.4.对的每通道进行直方图均衡操作,并利用滤波函数增强其对比度,结果记为; 步骤4.5.调用封装的SuperpixelHierarchy函数,根据预定义的超像素分割块数,实现对的超像素分割,记分割后的结果为; 步骤5设网络总迭代次数,令,定义网络最优验证集损失为; 步骤5.1图编码 步骤5.1.1.定义对经具有1×1二维卷积的权重共享头部映射层后得到的特征图为,表示该特征图的通道数; 步骤5.1.2.基于构建像素级结构图,它具有个节点,且节点矩阵,中的第行代表中第个像素的特征; 步骤5.1.3.根据超像素分割的结果,定义超像素级结构图,它具有个节点,节点矩阵和邻接矩阵; 步骤5.1.4.设像素级结构图与超像素级结构图间的关联矩阵为,则的表达式如式3所示: 3; 步骤5.1.5.按式4和式5分别获得和,其中是常数,被设置为0.1: 4; 5; 步骤5.2.图卷积 步骤5.2.1定义经图卷积更新后的图为,那么的邻接矩阵更新规则如式6所示,其中,为归一化函数,,为批归一化函数,为需要学习的参数,代表哈达玛积运算,为可学习常数,为单位矩阵: 6 步骤5.2.2图的节点特征矩阵根据更新的可按式7计算所得,其中,为非线性激活函数,为的度矩阵,,,为需学习的参数,由简单的线性层获取: 7; 步骤5.3.按式8获取图中节点和边的嵌入特征,分别记为和: 8; 步骤5.4.利用GTrans模块进一步强化显著关系; 步骤5.4.1.令为中第个节点的嵌入特征,为中第个节点的嵌入特征,为节点与间邻接关系的强度,把它们作为GTrans模块的输入,并按照式9和式10进行计算,即可获得组成的; 9; 10; 其中,表示元素级点乘,表示矩阵乘法,,,,,均为可学习映射,尺寸为由线性层学习得到,为非线性激活函数; 步骤5.4.2.按式11进一步更新节点特征矩阵,更新后的记为,其中包含、、Dropout: 11; 步骤5.5.对按公式12进行图解码,得到,并转换至,记为: 12; 步骤5.6.利用门控变化信息融合单元有机联和多时相特征; 步骤5.6.1.定义对经具有1×1二维卷积的权重共享头部映射层后得到的特征图为 步骤5.6.2.拼接,得到 步骤5.6.3.拼接,得到 步骤5.6.4.按照公式13和公式14计算变化特征,其中,为重置门,为更新门,为激活函数,为分离操作,为卷积核为大小的二维卷积操作,为拼接操作,为双曲正切函数: 13; 14; 步骤5.7.将输入至定义如式15的尾部映射层,得到,其中为卷积核为大小的二维卷积操作,并将其尺寸转换为,得到训练集检测结果; 15; 步骤6.按公式16计算网络损失,其中,是在步骤3.4得到的训练集标签编码图,为在步骤3.5得到的训练集标签掩码图; 16; 步骤7.采用Adam优化器根据训练网络参数; 步骤8.当为5的倍数时,即时,对网络进行验证,根据网络对在步骤3.4得到的验证集标签编码图和在步骤3.6得到的验证集标签掩码图,得到验证集检测结果,并按公式17计算网络验证集损失; 17; 步骤9.判断当前是否小于,若小于,则保存当前作为,同时保存网络参数,否则无需操作; 步骤10.令,若,则返回步骤5.1继续训练网络,直至,网络训练完毕; 步骤11.将测试集输入到,得到测试集检测结果;利用torch.argmax函数获取每行的最大值索引,并将结果转换至尺寸,获得最终的检测结果。
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