利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024108368161
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于,包括:

步骤1:在整块DSM数据中随机裁剪出存在重叠区的两个相邻DSM切块;

步骤2:建立条件潜在扩散模型,并利用配套的卫星影像DSM数据和LiDAR DEM数据进行训练,用于从两个相邻DSM切块中自适应提取出对应的地形先验特征;步骤2中,所述条件潜在扩散模型由潜在编码器e、潜在编码器s、条件去噪扩散概率模型和潜在解码器组成;所述潜在编码器e将配套的卫星影像DSM数据与LiDAR DEM数据的合并数据编码为潜在特征Z;所述潜在编码器s将卫星影像DSM数据单独编码为潜在特征C;所述条件去噪扩散概率模型将潜在特征Z作为正向扩散过程的起点,并在T次迭代中逐渐向其添加高斯噪声得到ZT,在给定ZT和C的条件下,利用去噪网络通过T次迭代逐步将高斯噪声转变为先验特征 所述潜在解码器将先验特征 解码为与输入的DSM切块对应的DEM;

步骤3:建立DEM回归模型,所述DEM回归模型采用基于交叉注意力机制的特征融合策略,将提取的地形先验特征层次化嵌入到Transformer回归网络中,得到增强的DEM回归特征,并据此进行DEM预测;构建多元集成损失函数对DEM回归模型进行训练;

步骤4:搭建基于DEM回归模型的DEM回归优化框架,并构建几何一致性损失函数对DEM回归优化框架进行训练,用于显式惩罚回归过程中存在的尺度偏差,强制DEM回归模型输出几何一致的相邻区域DEM;

步骤5:重复步骤1‑4,直至所有DSM切块的总和覆盖原始的整块DSM数据,根据所有DSM切块的DEM预测结果生成全局几何一致的大范围无缝DEM。

2.如权利要求1所述的一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于:步骤

2中,所述地形先验特征的提取方式如下:将训练好的条件潜在扩散模型中的潜在编码器s和条件去噪扩散概率模型的去噪网络进行组合,作为从两个相邻DSM切块中自适应提取出对应的地形先验特征的优良地形先验生成模型。

3.如权利要求1所述的一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于:步骤

3中,所述DEM回归模型得到增强的DEM回归特征的方式如下:

分别将两个相邻DSM切块传给一系列Transformer层提取DSM局部特征;

采用基于交叉注意力机制的特征融合策略,在多个尺度上将提取的地形先验特征和DSM局部特征进行融合,得到增强的DEM回归特征。

4.如权利要求3所述的一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于:步骤

3中,所述多元集成损失函数具体如下:

Lall=α1l1+α2lgrad+α3lnorm

式中,l1表示L1范数损失,lgrad表示梯度损失,lnorm表示法向量损失,Lall为多元集成损失函数,表示用于DEM回归模型训练的总损失;de代表DEM预测值,dr代表LiDAR DEM真值,是x方向的分量, 是y方向的分量,n是像素总数, 代表 代表α1、α2以及α3是各项子损失的权重;利用多元集成损失函数Lall以及标注好的训练集对DEM回归模型进行训练。

5.如权利要求1所述的一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于:步骤

4中,所述几何一致性损失函数具体如下:

式中,LGeo表示几何一致性损失函数, 表示Ea中与Eb存在重叠的部分, 表示Eb中与Ea存在重叠的部分,V代表Ea与Eb的重叠区域,Ea与Eb为DEM回归模型预测生成的两个相邻DSM切块对应的DEM。

6.如权利要求5所述的一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于:步骤

4中,所述对DEM回归优化框架进行训练具体为:采用几何一致性损失函数LGeo以及标注好的训练集对DEM回归优化框架进行训练。

7.如权利要求1所述的一种LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法,其特征在于:步骤

5中,所述根据所有DSM切块的DEM预测结果生成全局几何一致的大范围无缝DEM的过程中,对所有DSM切块的DEM预测结果中的重叠区进行平均融合处理。

8.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序使计算机执行如权利要求1‑7任一项所述的LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法。

9.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行计算机程序时,实现如权利要求1‑7任一项所述的LiDAR先验引导的卫星影像DEM生成方法。