刘志洋1,刘权威2,张玉香3,董燕妮1
摘要: 海面溢油作为一种突发性海洋污染事件,会对海洋及沿岸地区的生态环境、居民安全等造成严重威胁。随着航空航天技术的快速发展,搭载各类传感器的遥感平台成为获取高分辨率、高质量海面溢油影像数据的关键。依托卫星的星载遥感平台能够大范围、实时地发现与监测海面溢油,依托固定翼飞机、无人机等设备的机载遥感平台能够灵活、准确地获取现场遥感数据,为后续相关应急措施的实施提供有效的数据支撑。考虑到多模态遥感影像能够捕获目标的多维度特征,显著提高遥感探测的准确性与鲁棒性,本文提出一种基于机载高光谱图像(Hyperspectral Image,HSI)数据与星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据的多模态海面溢油探测语义分割模型。模型采用了3D卷积模块提取HSI数据的光谱-空间特征作为对SAR特征的补充;设计了多模态互补空洞空间金字塔池化(MCASPP)模块,在多尺度提取SAR图像特征的同时进行多模态信息融合,解决单一模态数据的局限性问题;引入了方向梯度感知和坐标注意力,构建差分定位增强模块(DLEM),增强模型对溢油边缘与细小区域的感知能力。在GMD数据集(the Gulf of Mexico Database)上的实验结果表明,所提模型在Kappa系数(×100)、mIoU与F1分数上分别达到99.43、99.41%与99.47%,优于所选多种对比模型,表现出其在航空航天遥感信息支撑下较强的溢油特征提取与探测能力。研究成果能够为空天一体化海洋环境的智能监测提供技术支撑。
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