基于深度学习的数字高程修复

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:julienchen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
航天飞机雷达地形测绘任务(Shuttle Radar Topography Mission,SRTM)获得的高程数据在测绘、遥感、自然灾害监测和国防领域发挥重要作用。通常,数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)基于SRTM数据实现,因此,DEM的精度取决于SRTM数据的精度。然而,SRTM高程数据中存在大量数据缺失,导致DEM精度不高。为了提高DEM的精度,需要对SRTM缺失数据进行修复。传统插值方法不能很好地利用局部缺失数据与全局非缺失数据之间的关系。此外,插值算法不但需要人工去除SRTM高程数据中的异常值,耗费大量人力。同时,插值效果取决于数据缺失区域的面积大小,结果鲁棒性低。近年来,深度学习被广泛应用于各个领域,在各种应用中取得了优异的效果。针对插值方法存在的问题,本文提出基于深度学习的数字高程修复方法。首先,本文利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)修复残缺的SRTM数据。CNN在训练过程中不断学习并减小自身SRTM数据修复结果与真实SRTM数据之间的差距,使其修复数据与真实数据不断逼近。训练完成之后,CNN具备自动修复SRTM残缺数据能力。其次,本文基于条件生成对抗网络(Conditional Generative Adversarial Network,CGAN)修复残缺的SRTM数据。CGAN由两个网络组成:生成器(Generator)和判别器(Discriminator)。生成器负责根据残缺的SRTM数据修复出完整的SRTM数据;判别器负责判别生成器修复的SRTM数据与真实SRTM数据之间的真伪关系。生成器在与判别器之间的对抗训练中不断提升学习能力,修复残缺SRTM数据。与基于插值的高程数据修复方法相比,神经网络能充分利用数据的局部和全局信息,自动去除SRTM高程数据的异常值,自动修复残缺数据,节省人力且提升数据修复的精度。然而,CNN和CGAN均基于数据建模进行SRTM高程数据修复,没有考虑地形的阴影几何条件约束,在SRTM高程数据修复过程中难免产生不合逻辑的修复结果。针对这一问题,本文提出基于阴影约束深度学习的数字高程修复方法。利用山体阴影信息构建合理的数学模型来纠正神经网络不合逻辑的修复结果,达到数据精确修复的效果。
其他文献
图像分类作为计算机视觉中的一个重要研究课题,在很多领域得到广泛应用。基于稀疏表示和协同表示的分类算法提出后,在人脸识别中取得了优越的性能。但是,这两种算法都是直接利用所有类别的训练样本以相同的贡献进行图像表示,没有考虑图像的特定类特征,也没有对图像表示进行约束,使得图像表示的判别性不强。针对以上传统方法中存在的问题,本文从图像的特定类表示和全局表示两个角度着手,对传统分类算法进行改进并应用于图像分
学位
近年来随着视频采集技术和大规模数据存储技术的发展以及面向平安城市、智慧城市等项目工程的突出需求,越来越多的视频监控系统被部署在全国各大城市的商厦、公园、银行、广场、地铁站等人群容易聚集并引起公共安全事件的场所,但是面对爆发式增长的监控视频,传统的人工处理方法已经不能满足要求。所以科研学者和政府机构将研究重点转向智能视频监控系统的研发,行人再识别技术就是其中的重要一部分,该技术是要判断不同的摄像头下
学位
探索人脑相对固定的解剖网络拓扑结构与功能动力学之间的关系对于理解脑认知和脑部疾病至关重要,也是神经科学领域的重点之一。随着非侵入式脑成像技术的不断发展,通过能够测量脑白质中纤维束走向的弥散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)和能够推断脑区间相关性的功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,f MRI)可以较准确的绘制
学位
高频地波雷达探测目标时具有超视距、大范围、全天候、全天时以及低成本等优点,成为海上运动目标大范围探测跟踪的重要手段。相对于传统的大型阵列式高频地波雷达,紧凑型地波雷达占地面积小、发射功率低、架设和维护方便,成为地波雷达系统的一个发展趋势。然而,紧凑型地波雷达因接收阵列孔径减小,发射功率降低,在目标探测时具有定位精度低、检测概率低和虚警率高等特点,给目标跟踪带来了很大挑战。数据关联是目标跟踪算法的关
学位
地震子波和包含低频成分的地震记录在地震资料处理中具有重要意义,全波形反演建立的速度模型的精度受两者准确性的影响。受地下介质吸收衰减的影响,实际资料中的地震子波具有时变特性;由于受到外界条件的限制,检波器接收到的实际地震记录缺少低频成分。目前,时变地震子波难以准确提取和地震记录缺失低频是限制全波形反演广泛应用的主要因素。为了提高速度模型的反演精度,论文从时变地震子波提取方法和地震记录低频补偿方法两个
学位
输油输气管道等承压设备因长期受到腐蚀、高压冲刷会发生壁厚减薄现象,壁厚减薄到一定程度时会发生严重的爆炸和泄露事故。因此,为了保障管道安全运行、避免事故的发生,需要定期检测管道的剩余壁厚。然而,输油输气管道多是铁磁性材料且外有包覆层,常用的无损检测方法难以有效检测其剩余壁厚。脉冲涡流检测技术是一种新兴的无损检测技术,具有穿透能力强、检测速度快等优点,能够用来检测带包覆层铁磁性管道的剩余壁厚。但是,目
学位
<正>膀胱癌是泌尿系肿瘤中最常见的肿瘤之一,根据肿瘤是否侵犯肌层可分为非肌层浸润性膀胱癌(non-muscle invasive bladder cancer, NMIBC)和肌层浸润性膀胱癌(muscle invasive bladder cancer, MIBC)。对于MIBC,新辅助化疗联合根治性膀胱切除术(radical cystectomy, RC)是标准的治疗方案。但RC存在较高风险,
期刊
近年来,随着功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging,fMRI)技术的发展,使得人类可以对人脑的认知活动和功能机制进行深入探索和研究。但是,由于fMRI的成像通常是通过逐层扫描方式获得的,这会造成扫描层之间的时间偏移,从而导致fMRI信号分析的误差。所以,为了解决不同扫描层之间信号不同步的问题,就需对时间层进行矫正(即时间层数据插值)。然而,现有的
学位
该文分析高校学生基础信息数据特点,针对本地数据管理不规范、不可追溯、关联性不足等问题,分别对Tableau Prep Builder和Power BI 2种商业BI工具数据预处理功能进行研究分析,提出基于2种BI工具的数据预处理的实现路径,并对2种数据处理方式进行比较。
期刊
成像雷达卫星的小型化是近年来合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)领域的主要发展趋势之一。小卫星SAR的发展有助于降低SAR系统的成本、提高SAR系统的灵活性,更便于实现雷达卫星组网观测。合理地确定不同工作模式下小卫星SAR的天线尺寸、信号带宽、脉冲重复频率、波位位置等系统工作参数是开展小卫星SAR系统软件仿真乃至实际卫星平台研制的重要基础。在SAR系统参数设计的
学位