3 个月前

基于深度残差神经网络与SAR-光学数据融合的Sentinel-2影像云去除

基于深度残差神经网络与SAR-光学数据融合的Sentinel-2影像云去除

摘要

光学遥感影像在众多地球观测活动中占据核心地位。卫星数据具有规律性、一致性以及全球覆盖的特性,广泛应用于农田监测、气候变化评估、土地覆盖与土地利用分类以及灾害评估等多个领域。然而,一个严重影响地表观测时空可用性的主要问题便是云层覆盖。长期以来,如何从光学影像中去除云层一直是研究热点。随着卫星遥感进入大数据时代,基于强大数据驱动的深度学习方法为解决该问题提供了新的可能性。本文提出一种深度残差神经网络架构,用于去除多光谱Sentinel-2影像中的云层。通过融合合成孔径雷达(SAR)与光学数据,充分利用两种成像系统之间的协同特性,指导图像重建过程。此外,本文还提出一种新型的云自适应损失函数,以最大限度地保留原始影像信息。网络在覆盖全球的实测云图与无云图像数据集上进行训练与测试,实验结果表明,该方法能够有效重建被光学厚云遮挡区域的地表结构,实现对复杂云层的高效去除。

基准测试

基准方法指标
cloud-removal-on-sen12ms-crDSen2-CR
MAE: 0.031
PSNR: 27.76
SAM: 9.472
SSIM: 0.874
cloud-removal-on-sen12ms-cr-tsDSen2-CR
PSNR: 26.04
RMSE: 0.060
SAM: 12.147
SSIM: 0.810

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