本發(fā)明涉及遙感影像處理，尤其涉及一種遙感影像耕地地塊提取方法及檢測(cè)模型。

背景技術(shù)：

1、隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的推進(jìn)，社會(huì)對(duì)土地資源的需求不斷上升，對(duì)農(nóng)田管理的精度要求越來越高。傳統(tǒng)的基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的邊緣檢測(cè)模型在特征選擇和分類器設(shè)計(jì)上存在一定的主觀性和局限性，對(duì)于復(fù)雜多變的農(nóng)業(yè)環(huán)境，尤其是耕地和其他地物的分界線模糊的區(qū)域，提取結(jié)果容易出錯(cuò)。因此，盡管現(xiàn)有技術(shù)能提取邊緣信息，但提取的邊緣信息往往包含過多無關(guān)緊要的細(xì)節(jié)，影響提取的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種遙感影像耕地地塊提取方法及檢測(cè)模型，能夠提高耕地地塊邊緣檢測(cè)的準(zhǔn)確性和魯棒性。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供一種遙感影像耕地地塊提取方法，包括確定待檢測(cè)遙感影像。所述待檢測(cè)遙感影像包括至少一個(gè)耕地地塊。將所述待檢測(cè)遙感影像輸入至檢測(cè)模型，得到所述至少一個(gè)耕地地塊的邊緣信息。

4、其中，所述檢測(cè)模型包括編碼器，中間部分和解碼器。所述中間部分包括雙路徑模塊。編碼器用于基于所述待檢測(cè)遙感影像，輸出所述待檢測(cè)遙感影像對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)特征圖。雙路徑模塊用于輸出所述編碼器輸出的特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖；所述拼接特征圖包括對(duì)應(yīng)特征圖的多尺度上下文信息；所述雙路徑模塊包括n層模塊結(jié)構(gòu)；第1層模塊結(jié)構(gòu)包括順次連接的第一卷積單元、第一拼接單元以及空洞卷積單元；第j層模塊結(jié)構(gòu)包括順次連接的第一卷積單元、第一拼接單元、空洞卷積單元、第二拼接單元以及第二卷積單元；1<j<n；第n層模塊結(jié)構(gòu)包括順次連接的第一卷積單元和第一拼接單元。不同層的空洞卷積單元的空洞率不同。所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元與第j-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元連接；所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元分別與第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元和所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元連接；第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元與第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元連接；第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元與第f-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元連接；2<f<n。所述第一卷積單元用于對(duì)輸入的特征圖進(jìn)行壓縮處理，以降低輸入的特征圖的通道數(shù)；所述第二卷積單元用于對(duì)輸入的特征圖進(jìn)行融合，以在降低輸入的特征圖的通道數(shù)的同時(shí)提取特征。所述空洞卷積單元用于獲取輸入的拼接特征圖對(duì)應(yīng)的多尺度上下文信息；所述第一拼接單元和所述第二拼接單元均用于對(duì)輸入的內(nèi)容進(jìn)行拼接處理，輸出對(duì)應(yīng)的拼接特征圖。解碼器用于基于所述雙路徑模塊輸出的所述至少一個(gè)特征圖中的各特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖，輸出所述至少一個(gè)耕地地塊的邊緣信息。

5、本發(fā)明的有益效果是：通過結(jié)合基于空洞卷積的雙路徑模塊和注意力融合機(jī)制網(wǎng)絡(luò)，提高耕地地塊邊緣檢測(cè)的準(zhǔn)確性和魯棒性。

6、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

7、進(jìn)一步，經(jīng)過所述第一卷積單元的特征圖的通道數(shù)被降低的數(shù)值為第一數(shù)值。經(jīng)過所述第二卷積單元的特征圖的通道數(shù)被降低的數(shù)值為第二數(shù)值。所述第二數(shù)值大于所述第一數(shù)值。

8、進(jìn)一步，對(duì)于所述至少一個(gè)特征圖中的任一特征圖，所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元用于對(duì)所述任一特征圖和所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第1層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖；所述任一特征圖在所述第1層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖的通道數(shù)等于所述任一特征圖的通道數(shù)與所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)的和。所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元用于對(duì)所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元的輸出和所述第j-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第j層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖；所述任一特征圖在所述第j層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖的通道數(shù)等于所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)與所述第j-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)的和。所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元用于對(duì)所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元的輸出、所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出以及所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖；所述任一特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖的通道數(shù)等于所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)、所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)以及所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)的和。

9、進(jìn)一步，所述第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元用于對(duì)所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出和所述第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第2層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖；所述任一特征圖在所述第2層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖的通道數(shù)等于所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)與所述第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)的和。所述第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元用于對(duì)所述第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出和所述第f-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第f層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖；所述任一特征圖在所述第f層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖的通道數(shù)等于所述第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)與所述第f-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)的和。

10、進(jìn)一步，對(duì)所述待檢測(cè)遙感影像進(jìn)行分割處理，得到第一數(shù)量個(gè)檢測(cè)區(qū)域。各所述檢測(cè)區(qū)域的尺寸相同。將各所述檢測(cè)區(qū)域輸入至所述檢測(cè)模型；所述補(bǔ)丁分區(qū)單元將各所述檢測(cè)區(qū)域中相同位置的值拼接，得到第二數(shù)量個(gè)拼接補(bǔ)丁。所述第二數(shù)量與所述檢測(cè)區(qū)域中包括的位置數(shù)相同。所述補(bǔ)丁分區(qū)單元將各所述拼接補(bǔ)丁按照通道數(shù)的維度堆疊，得到堆疊補(bǔ)丁。所述補(bǔ)丁分區(qū)單元將所述堆疊補(bǔ)丁輸入至所述編碼器。

11、進(jìn)一步，所述編碼器包括u個(gè)編碼單元；對(duì)于所述u個(gè)編碼單元中的任一編碼單元，所述任一編碼單元包括一個(gè)前置單元和一個(gè)處理單元。對(duì)于所述u個(gè)編碼單元中的第一個(gè)編碼單元，所述第一個(gè)編碼單元中的前置單元對(duì)所述堆疊補(bǔ)丁進(jìn)行線性嵌入處理，以降低所述堆疊補(bǔ)丁的維度，以及，將經(jīng)過所述線性嵌入處理后的所述堆疊補(bǔ)丁基于預(yù)設(shè)語言轉(zhuǎn)換規(guī)則，轉(zhuǎn)換為與所述堆疊補(bǔ)丁對(duì)應(yīng)的補(bǔ)丁序列，并將與所述堆疊補(bǔ)丁對(duì)應(yīng)的補(bǔ)丁序列輸入至所述第一個(gè)編碼單元中的處理單元。所述第一個(gè)編碼單元中的處理單元對(duì)所述堆疊補(bǔ)丁對(duì)應(yīng)的補(bǔ)丁序列進(jìn)行特征提取，輸出所述堆疊補(bǔ)丁在所述第一編碼單元中對(duì)應(yīng)的特征圖。對(duì)于所述u個(gè)編碼單元中的第u個(gè)編碼單元，所述第u個(gè)編碼單元中的前置單元將第u-1個(gè)編碼單元中的處理單元輸出的各補(bǔ)丁特征中相同位置的值拼接，得到第三數(shù)量個(gè)拼接特征，以及，對(duì)各所述拼接特征基于預(yù)設(shè)特征變換規(guī)則進(jìn)行特征變換處理，得到各所述拼接特征對(duì)應(yīng)的變換特征，以及，將各所述拼接特征對(duì)應(yīng)的變換特征輸入至所述第u個(gè)編碼單元中的處理單元；其中，1<u≤u，所述第三數(shù)量與所述補(bǔ)丁特征中包括的位置數(shù)相同。所述第u個(gè)編碼單元中的處理單元對(duì)各所述拼接特征對(duì)應(yīng)的變換特征進(jìn)行特征提取，輸出所述堆疊補(bǔ)丁在所述第u個(gè)編碼單元中對(duì)應(yīng)的特征圖。

12、進(jìn)一步，所述解碼器包括u個(gè)順次連接的深度可分離卷積網(wǎng)絡(luò)層；一個(gè)所述深度可分離卷積網(wǎng)絡(luò)層與一個(gè)所述處理單元連接；所述中間部分還包括u個(gè)注意力融合機(jī)制網(wǎng)絡(luò)；所述處理單元的輸出經(jīng)過對(duì)應(yīng)注意力融合機(jī)制網(wǎng)絡(luò)輸入至對(duì)應(yīng)的所述深度可分離卷積網(wǎng)絡(luò)層；所述u個(gè)順次連接的深度可分離卷積網(wǎng)絡(luò)層中的第1個(gè)深度可分離卷積網(wǎng)絡(luò)層與所述雙路徑模塊連接。

13、其中，所述注意力融合機(jī)制包括通道注意力模塊、空間注意力模塊、第一邊緣注意力模塊、第二邊緣注意力模塊和融合模塊；所述第一邊緣注意力模塊包括gi全局注意力分支、li局部注意力分支以及拼接處理模塊。將所述處理單元輸出的特征圖確定為目標(biāo)特征圖。所述通道注意力模塊基于所述目標(biāo)特征圖，確定所述目標(biāo)特征圖對(duì)應(yīng)的通道注意力權(quán)重矩陣mc，以及，基于所述通道注意力權(quán)重矩陣mc，確定所述目標(biāo)特征圖對(duì)應(yīng)的第一特征圖。所述通道注意力權(quán)重矩陣mc包括所述目標(biāo)特征圖在不同通道數(shù)下的權(quán)重；所述第一特征圖是在具有最高權(quán)重的通道數(shù)下的所述目標(biāo)特征圖。所述空間注意力模塊基于所述第一特征圖，輸出所述第一特征圖對(duì)應(yīng)的注意力權(quán)重矩陣ms，以及，基于所述注意力權(quán)重矩陣ms，確定所述第一特征圖對(duì)應(yīng)的第二特征圖。所述注意力權(quán)重矩陣ms包括所述目標(biāo)特征圖中的各特征區(qū)域的權(quán)重。所述第二特征圖包括預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)所述目標(biāo)特征圖中的具有最高權(quán)重的特征區(qū)域。所述gi全局注意力分支在全局的維度獲取所述第二特征圖中的全局特征，所述li局部注意力分支在局部的維度獲取所述第二特征圖中的局部特征。所述拼接處理模塊對(duì)所述第二特征圖中的全局特征和所述第二特征圖中的局部特征進(jìn)行拼接處理，將經(jīng)過拼接處理后的各特征中的邊緣特征確定為第一邊緣特征。所述第二邊緣注意力模塊在預(yù)設(shè)噪聲環(huán)境下定位和建模所述第二特征圖中的邊界，以提取所述第二特征圖中的邊緣特征，以及，將所述第二特征圖中的邊緣特征確定為第二邊緣特征。所述融合模塊將所述第一邊緣特征和第二邊緣特征進(jìn)行融合，輸出所述待檢測(cè)遙感影像對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)特征圖。

14、另一方面，本發(fā)明提供一種檢測(cè)模型，包括編碼器，中間部分和解碼器；所述中間部分包括雙路徑模塊。編碼器用于基于待檢測(cè)遙感影像，輸出所述待檢測(cè)遙感影像對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)特征圖；所述待檢測(cè)遙感影像包括至少一個(gè)耕地地塊。雙路徑模塊用于輸出所述編碼器輸出的特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖；所述拼接特征圖包括對(duì)應(yīng)特征圖的多尺度上下文信息；所述雙路徑模塊包括n層模塊結(jié)構(gòu)；第1層模塊結(jié)構(gòu)包括順次連接的第一卷積單元、第一拼接單元以及空洞卷積單元；第j層模塊結(jié)構(gòu)包括順次連接的第一卷積單元、第一拼接單元、空洞卷積單元、第二拼接單元以及第二卷積單元；1<j<n；第n層模塊結(jié)構(gòu)包括順次連接的第一卷積單元和第一拼接單元。不同層的所述空洞卷積單元的空洞率不同。所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元與第j-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元連接；所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元分別與第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元和所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元連接；第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元與第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元連接；第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元與第f-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元連接；2<f<n。所述第一卷積單元用于對(duì)輸入的特征圖進(jìn)行壓縮處理，以降低輸入的特征圖的通道數(shù)；所述第二卷積單元用于對(duì)輸入的特征圖進(jìn)行融合，以在降低輸入的特征圖的通道數(shù)的同時(shí)提取特征。所述空洞卷積單元用于獲取輸入的拼接特征圖對(duì)應(yīng)的多尺度上下文信息；所述第一拼接單元和所述第二拼接單元均用于對(duì)輸入的內(nèi)容進(jìn)行拼接處理，輸出對(duì)應(yīng)的拼接特征圖。解碼器用于基于所述雙路徑模塊輸出的所述至少一個(gè)特征圖中的各特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖，輸出所述至少一個(gè)耕地地塊的邊緣信息。

15、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

16、進(jìn)一步，對(duì)于所述至少一個(gè)特征圖中的任一特征圖，所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元用于對(duì)所述任一特征圖和所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第1層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖；所述任一特征圖在所述第1層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖的通道數(shù)等于所述任一特征圖的通道數(shù)與所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)的和。所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元用于對(duì)所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元的輸出和所述第j-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第j層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖；所述任一特征圖在所述第j層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第一拼接圖的通道數(shù)等于所述第j層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)與所述第j-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)的和。所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一拼接單元用于對(duì)所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元的輸出、所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出以及所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖；所述任一特征圖對(duì)應(yīng)的拼接特征圖的通道數(shù)等于所述第n層模塊結(jié)構(gòu)包括的第一卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)、所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)以及所述第n-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)的和。

17、進(jìn)一步，所述第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元用于對(duì)所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出和所述第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第2層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖；所述任一特征圖在所述第2層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖的通道數(shù)等于所述第1層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)與所述第2層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)的和。所述第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二拼接單元用于對(duì)所述第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元的輸出和所述第f-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元的輸出進(jìn)行拼接處理，輸出所述任一特征圖在所述第f層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖；所述任一特征圖在所述第f層模塊結(jié)構(gòu)中對(duì)應(yīng)的第二拼接圖的通道數(shù)等于所述第f層模塊結(jié)構(gòu)包括的空洞卷積單元輸出的多尺度上下文信息的通道數(shù)與所述第f-1層模塊結(jié)構(gòu)包括的第二卷積單元輸出的特征圖的通道數(shù)的和。

18、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲(chǔ)器和處理器耦合；其中，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序代碼，計(jì)算機(jī)程序代碼包括計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，使得電子設(shè)備執(zhí)行上述第一方面任一項(xiàng)所述的一種遙感影像耕地地塊提取方法。

19、第四方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包括計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)指令在電子設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，使得電子設(shè)備執(zhí)行上述第一方面任一項(xiàng)所述的一種遙感影像耕地地塊提取方法。

20、第五方面，提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面任一項(xiàng)所述的一種遙感影像耕地地塊提取方法。

21、可以理解地，上述提供的第二方面的檢測(cè)模型、第三方面所述的電子設(shè)備，第四方面所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，第五方面所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品所能達(dá)到的有益效果，可參考第一方面及其任一種可能的設(shè)計(jì)方式中的有益效果，此處不再贅述。