本技术公开一种基于时空谱特征协同的地物分类方法、系统及装置,方法包括:获取时序遥感图像集,通过图注意力模型对时序遥感图像集进行处理,得到关键时谱特征;将时序遥感图像集和关键时谱特征通过空间注意力模型进行处理,得到空间特征;将关键时谱特征和空间特征通过特征变换网络进行转换得到时空谱三维特征;构建地物分类预训练模型,基于时空谱三维特征对地物分类预训练模型进行训练,得到地物分类模型;基于地物分类模型对待测目标时序遥感图像进行推理,得到地物分类结果。本发明实现了基于时空谱多维特征的高精度分类,地物分类模型不仅能够在有限的数据集上实现高精度分类,还具有较强的泛化能力,能够适用于不同场景下的地物分类任务。
背景技术
为了全面、准确地了解地理和资源状况,基本上都是通过对地物(地表上的各种地理实体或覆盖物,如森林、水体、道路、建筑物等)进行自动识别和分类,进而获取区域内不同的地物类别的面积、空间分布等信息,后续可以支持环境监测、城市规划、农业管理等多个领域的应用。
时序遥感图像是在不同时间点上对同一地理区域进行多次观测所获取的多幅遥感图像,时序遥感图像包含了丰富的时间信息、空间信息和光谱信息,这些信息是进行分类的重要依据。时间信息反映了地表覆盖或地理现象随时间的变化,空间信息描述了地理实体在地球表面的位置、形状、大小及其相互关系,而光谱信息则通过不同波长的电磁辐射揭示了地表物体的反射或发射特性。为了简化表述,本申请中将时间信息、空间信息及光谱信息的组合统称为时空谱信息。
目前,基于时序遥感图像数据的深度学习地物分类方法已被引入大区域地物调查任务,此类方法可以依托遥感影像覆盖区域大、深度学习方法自动化程度高的优势,改善地物分类的精度,从而提高调查的效率。
然而,在现有的基于时序遥感图像数据的深度学习地物分类方法,尽管时序遥感图像中的时间、空间以及光谱这三个维度信息的特征之间彼此存在显著的互补性,对于提升地物分类的精度至关重要,但现有技术在实际应用中仍存在问题:
(1)维度信息利用不充分导致不能充分利用远近邻特性。现有的地物分类方法仅侧重于利用时间、空间或光谱这三个维度中的一个或两个,未能全面、协同地利用三者之间的互补性,从而不能够充分利用超像素之间在时间、空间以及光谱上的远近邻特性,导致分类结果难以准确反映地物的真实分布和属性。
(2)多源时序遥感数据稀缺限制了分类模型的学习能力和泛化能力。高质量、带标签的多源时序遥感数据极为稀缺,这极大地限制了分类模型在有限数据下的学习能力和泛化能力。如何在数据不足的情况下有效提取和利用多维特征,是当前技术面临的一大难题。
(3)地物分类精度不高。由于上述问题的存在,现有地物分类方法的分类精度仍有较大的提升空间,难以满足高精度遥感应用的需求。
实现思路