多源协同的耕地地块分割方法、装置、介质及设备

本公开涉及农业遥感，具体地，涉及一种多源协同的耕地地块分割方法、装置、介质及设备。

背景技术：

1、耕地地块是农业生产与管理的基本单元，快速、准确的获取耕地地块，对于农作物类型识别、产量估算、种植结构调整等农业资源精细统计具有重要意义，也是精准农业的重要支撑。传统的耕地边界信息主要通过人工绘制的方式进行采集，该方法费时费力，且周期长、更新慢。近年来，高分辨率卫星组网，形成了高空间、高时间的对地观测能力，可以提供空间分辨率高达1m的影像数据，为提取精细提取耕地巨大的潜力。然而，随着遥感影像空间分辨率的提升，地物类内异质性逐渐升高，影像椒盐噪声的影响也随之变大，为耕地的准确识别带来了不确定性，对耕地地块遥感提取方法提出了更高要求。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种多源协同的耕地地块分割方法、装置、介质及设备，以解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种多源协同的耕地地块分割方法，所述方法包括：获取待分割的卫星遥感影像；将所述卫星遥感影像输入耕地地块提取模型的编码器，获得所述编码器输出的层次化的第一特征图，其中，所述编码器的功能和transformer的编码器的功能相同；将所述第一特征图输入所述耕地地块提取模型的解码器，获得所述解码器输出的第二特征图，其中，所述解码器的功能和unet的多层解码器的功能相同；将所述第二特征图输入所述耕地地块提取模型的地块区域分割模块中，获得所述地块区域分割模块输出的地块分割结果。

3、可选地，所述编码器通过如下方式获得所述第一特征图：通过滑窗进行剪裁，将所述卫星遥感影像剪裁为多个窗口；针对所述多个窗口中的每个窗口，生成所述每个窗口对应的编码结果；对所有窗口对应的编码结果进行合并，获得所述第一特征图。

4、可选地，所述解码器包括位置感知模块和边界保持模块，所述位置感知模块由2个卷积层和2个池化层组成，所述边界保持模块由3×3卷积批归一化池化层和1×1卷积分类层组成，所述第二特征图包括边界特征图、区域特征图和地块特征图，所述解码器通过下述方式获得所述第二特征图：将所述第一特征输入所述位置感知模块，获得所述位置感知模块输出的所述边界特征图和所述区域特征图；将所述边界特征图和所述区域特征图输入所述边界保持模块，获得所述边界保持模块输出的所述地块特征图。

5、可选地，所述地块区域分割模块包括初始分割模块、地块边界注意力模块和分割模块，所述初始分割模块由1×1卷积分类层和sigmoid激活函数组成，所述分割模块由1×1卷积和sigmoid激活函数组成，所述地块区域分割模块通过下述方式获得所述地块分割结果：将所述第二特征图输入所述初始分割模块，获得所述初始分割模块输出的初始分割结果；将所述第二特征图输入所述地块边界注意力模块，获得所述地块边界注意力模块输出的增强后的第二特征图；将所述增强后的第二特征图和所述初始分割结果输入所述分割模块，获得所述分割模块输出的地块分割结果。

6、可选地，所述耕地地块提取模型通过下述方式获得：获取训练样本；通过所述训练样本训练初始地块提取模块，获得训练后的初始地块提取模块；获取所述训练后的初始地块提取模块对应的损失函数；通过所述损失函数训练所述训练后的初始地块提取模块，获得所述耕地地块提取模型。

7、可选地，所述损失函数通过下述方式获得：获取地块任务对应的距离相似度损失函数、边界任务对应的距离相似度损失函数、以及区域任务对应的距离相似度损失函数；计算所述地块任务对应的距离相似度损失函数、所述边界任务对应的距离相似度损失函数、以及所述区域任务对应的距离相似度损失函数的平均值，获得所述损失函数。

8、可选地，所述训练样本通过下述方式获得：获取样本遥感影像；对所述遥感影像进行矢量化处理，获得耕地地块矢量图像；对所述耕地地块矢量图像进行格栅化处理，获得格栅图像；通过距离变化算法对所述格栅图像进行处理，获得地块距离栅格标签；通过对所述地块距离栅格标签进行几何变换处理、颜色变换处理、旋转处理中至少一种处理，获得处理后的地块距离栅格标签；根据所述地块距离栅格标签和所述处理后的地块距离栅格标签，获得所述训练样本。

9、可选地，本公开还提供一种多源协同的耕地地块分割装置，所述装置包括：获取模块，用于获取待分割的卫星遥感影像；第一特征图获取模块，用于将所述卫星遥感影像输入耕地地块提取模型的编码器，获得所述编码器输出的层次化的第一特征图，其中，所述编码器的功能和transformer的编码器的功能相同；第二特征图获取模块，用于将所述第一特征图输入所述耕地地块提取模型的解码器，获得所述解码器输出的第二特征图，其中，所述解码器的功能和unet的多层解码器的功能相同；分割模块，用于将所述第二特征图输入所述耕地地块提取模型的地块区域分割模块中，获得所述地块区域分割模块输出的地块分割结果。

10、可选地，本公开还提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

11、可选地，本公开还提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述方法的步骤。

12、本公开提供一种多源协同的耕地地块分割方法、装置、介质及设备，先获取待分割的卫星遥感影像；然后将卫星遥感影像输入耕地地块提取模型的编码器，获得编码器输出层次化的第一特征图，其中，编码器的功能和transformer的编码器的功能相同；再将第一特征图输入耕地地块提取模型的解码器，获得解码器输出的第二特征图，其中，解码器的功能和unet的多层解码器的功能相同；最后将第二特征图输入所述耕地地块提取模型的地块区域分割模块中，获得地块区域分割模块输出的地块分割结果，由此实现耕地地块划分，由于耕地地块提取模型的编码器采用的是transformer的编码器，相较于unet的编码器而言，具有更深的网络层，可以提取卫星遥感影像中更深层次的特征，以提升后续进行耕地地块划分的精度。

13、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种多源协同的耕地地块分割方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述编码器通过如下方式获得所述第一特征图：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述解码器包括位置感知模块和边界保持模块，所述位置感知模块由2个卷积层和2个池化层组成，所述边界保持模块由3×3卷积批归一化池化层和1×1卷积分类层组成，所述第二特征图包括边界特征图、区域特征图和地块特征图，所述解码器通过下述方式获得所述第二特征图：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地块区域分割模块包括初始分割模块、地块边界注意力模块和分割模块，所述初始分割模块由1×1卷积分类层和sigmoid激活函数组成，所述分割模块由1×1卷积和sigmoid激活函数组成，所述地块区域分割模块通过下述方式获得所述地块分割结果：

5.根据权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，所述耕地地块提取模型通过下述方式获得：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述损失函数通过下述方式获得：

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述训练样本通过下述方式获得：

8.一种多源协同的耕地地块分割装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～7中任一项所述方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结本公开提供一种多源协同的耕地地块分割方法、装置、介质及设备，涉及农业遥感技术领域，包括：获取待分割的卫星遥感影像；将卫星遥感影像输入耕地地块提取模型的编码器，获得层次化的第一特征图，其中，编码器以语义分割模型UNet结构为网络基准框架，嵌入了层次化Transformer模块；再将第一特征图输入耕地地块提取模型的解码器，获得解码器输出的第二特征图，其中，解码器采用多任务学习策略；将第二特征图输入所述耕地地块提取模型的地块区域分割模块中，获得地块区域分割模块输出的地块分割结果，实现地块划分，由于耕地地块提取模型的编码器能提取卫星遥感影像中更深层次的特征，以提升后续进行耕地地块划分的精度。技术研发人员：宋茜,吴文斌,段玉林,余强毅,陆苗受保护的技术使用者：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/29