Remote sensing image super-resolution technology is pivotal for enhancing image quality in critical applications including environmental monitoring,urban planning,and disaster assessment.However,traditional methods ex...Remote sensing image super-resolution technology is pivotal for enhancing image quality in critical applications including environmental monitoring,urban planning,and disaster assessment.However,traditional methods exhibit deficiencies in detail recovery and noise suppression,particularly when processing complex landscapes(e.g.,forests,farmlands),leading to artifacts and spectral distortions that limit practical utility.To address this,we propose an enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Network(SRGAN)framework featuring three key innovations:(1)Replacement of L1/L2 loss with a robust Charbonnier loss to suppress noise while preserving edge details via adaptive gradient balancing;(2)A multi-loss joint optimization strategy dynamically weighting Charbonnier loss(β=0.5),Visual Geometry Group(VGG)perceptual loss(α=1),and adversarial loss(γ=0.1)to synergize pixel-level accuracy and perceptual quality;(3)A multi-scale residual network(MSRN)capturing cross-scale texture features(e.g.,forest canopies,mountain contours).Validated on Sentinel-2(10 m)and SPOT-6/7(2.5 m)datasets covering 904 km2 in Motuo County,Xizang,our method outperforms the SRGAN baseline(SR4RS)with Peak Signal-to-Noise Ratio(PSNR)gains of 0.29 dB and Structural Similarity Index(SSIM)improvements of 3.08%on forest imagery.Visual comparisons confirm enhanced texture continuity despite marginal Learned Perceptual Image Patch Similarity(LPIPS)increases.The method significantly improves noise robustness and edge retention in complex geomorphology,demonstrating 18%faster response in forest fire early warning and providing high-resolution support for agricultural/urban monitoring.Future work will integrate spectral constraints and lightweight architectures.展开更多
目的现存的去噪算法中很多在去除噪声的同时都存在边缘信息过光滑、易产生彩色伪影的问题,为了解决这些缺点,本文提出了一种基于联合感知损失的深度残差去噪网络。方法首先利用低通滤波器将噪声图片分解成高频层和低频层,然后将包含噪...目的现存的去噪算法中很多在去除噪声的同时都存在边缘信息过光滑、易产生彩色伪影的问题,为了解决这些缺点,本文提出了一种基于联合感知损失的深度残差去噪网络。方法首先利用低通滤波器将噪声图片分解成高频层和低频层,然后将包含噪声和边缘信息的高频层输入设计好的残差网络中,通过常规逐像素损失方法学习端到端的残差映射预测出噪声残差图片,再由一个从输入直接通往输出的全局跳跃连接处理得到初始较模糊的去噪结果,最后级联一个预训练好的语义分割网络用来定义感知损失,指导前面的去噪模型学习更多语义特征信息来增强被模糊的边缘细节,得到更清晰真实的去噪结果。结果本文从定性和定量两个方面进行对比实验。以峰值信噪比(PSNR)作为量化指标来评价算法性能,结果表明所提出的网络在同其他对比方法一样使用逐像素损失训练时能产生最好的指标结果,在Set5、Set14和BSD100测试集25噪声级别时的结果分别为30. 51 d B、30. 60 d B和29. 38 d B。在视觉定性分析上,本文提出的感知损失模型明显取得了更清晰的去噪结果,相比其他方法产生的模糊区域该方法保留了更多的边缘信息和纹理细节。此外还进行了盲去噪测试实验,对一张含有不同噪声级别的图片进行去噪处理,结果表明本文训练好的算法模型可以一次性处理多种未知级别的噪声并产生满意的去噪输出而且没有多余伪影。结论基于边缘增强的感知损失残差网络的图像去噪算法在去除噪声的同时可以保留更多容易被模糊的边缘细节,改善去噪结果过平滑的问题,提高图像视觉效果。展开更多
遥感图像去噪对于遥感图像在后续的分类、检测等任务中有着非常重要的作用.为了让去噪后的图像更好地保留边缘细节信息,同时增强深度网络对噪声污染区域的辨识能力,本文结合注意力机制以及感知损失来处理遥感图像,提出了一种新的基于残...遥感图像去噪对于遥感图像在后续的分类、检测等任务中有着非常重要的作用.为了让去噪后的图像更好地保留边缘细节信息,同时增强深度网络对噪声污染区域的辨识能力,本文结合注意力机制以及感知损失来处理遥感图像,提出了一种新的基于残差自编码器的遥感图像去噪网络ARED-VGG.考虑到遥感图像中不同地物大小不同,该网络首先同时使用图像的空间和光谱信息来提取多尺度特征;然后使用残差自编码器网络结构来进行图像空间-光谱多尺度图像重建.为了增加网络的辨识能力,更多地关注网络中提取的高频特征,网络引入了注意力机制.同时为了让去噪后的结果更符合视觉感观,使用了感知损失混合均方误差作为损失函数.从实验结果知,本文所提出的方法在噪声去除和纹理细节保留方面与NLM3D、BM4D、LRMR、HSID-CNN和3DADCNN相比表现更优.在Washington DC mall遥感图像数据集上进行了仿真实验,平均峰值信噪比以及平均结构相似性指标都有较好的结果;在AVIRIS Indian Pines数据集上进行了真实数据实验,以去噪后的结果地物分类指标作为验证,整体分类精度以及Kappa系数分别为96.90%和0.9647;对网络结构进行了消融实验,在两个数据集下,本文所提出的网络结构都能获得更优的结果.本文提出基于注意力机制和感知损失的深度神经网络进行遥感图像去噪,提高了网络的辨识能力,实现了良好的去噪性能,并且有效保持了图像的细节信息和光谱信息.展开更多
基金This study was supported by:Inner Mongolia Academy of Forestry Sciences Open Research Project(Grant No.KF2024MS03)The Project to Improve the Scientific Research Capacity of the Inner Mongolia Academy of Forestry Sciences(Grant No.2024NLTS04)The Innovation and Entrepreneurship Training Program for Undergraduates of Beijing Forestry University(Grant No.X202410022268).
文摘Remote sensing image super-resolution technology is pivotal for enhancing image quality in critical applications including environmental monitoring,urban planning,and disaster assessment.However,traditional methods exhibit deficiencies in detail recovery and noise suppression,particularly when processing complex landscapes(e.g.,forests,farmlands),leading to artifacts and spectral distortions that limit practical utility.To address this,we propose an enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Network(SRGAN)framework featuring three key innovations:(1)Replacement of L1/L2 loss with a robust Charbonnier loss to suppress noise while preserving edge details via adaptive gradient balancing;(2)A multi-loss joint optimization strategy dynamically weighting Charbonnier loss(β=0.5),Visual Geometry Group(VGG)perceptual loss(α=1),and adversarial loss(γ=0.1)to synergize pixel-level accuracy and perceptual quality;(3)A multi-scale residual network(MSRN)capturing cross-scale texture features(e.g.,forest canopies,mountain contours).Validated on Sentinel-2(10 m)and SPOT-6/7(2.5 m)datasets covering 904 km2 in Motuo County,Xizang,our method outperforms the SRGAN baseline(SR4RS)with Peak Signal-to-Noise Ratio(PSNR)gains of 0.29 dB and Structural Similarity Index(SSIM)improvements of 3.08%on forest imagery.Visual comparisons confirm enhanced texture continuity despite marginal Learned Perceptual Image Patch Similarity(LPIPS)increases.The method significantly improves noise robustness and edge retention in complex geomorphology,demonstrating 18%faster response in forest fire early warning and providing high-resolution support for agricultural/urban monitoring.Future work will integrate spectral constraints and lightweight architectures.
文摘目的现存的去噪算法中很多在去除噪声的同时都存在边缘信息过光滑、易产生彩色伪影的问题,为了解决这些缺点,本文提出了一种基于联合感知损失的深度残差去噪网络。方法首先利用低通滤波器将噪声图片分解成高频层和低频层,然后将包含噪声和边缘信息的高频层输入设计好的残差网络中,通过常规逐像素损失方法学习端到端的残差映射预测出噪声残差图片,再由一个从输入直接通往输出的全局跳跃连接处理得到初始较模糊的去噪结果,最后级联一个预训练好的语义分割网络用来定义感知损失,指导前面的去噪模型学习更多语义特征信息来增强被模糊的边缘细节,得到更清晰真实的去噪结果。结果本文从定性和定量两个方面进行对比实验。以峰值信噪比(PSNR)作为量化指标来评价算法性能,结果表明所提出的网络在同其他对比方法一样使用逐像素损失训练时能产生最好的指标结果,在Set5、Set14和BSD100测试集25噪声级别时的结果分别为30. 51 d B、30. 60 d B和29. 38 d B。在视觉定性分析上,本文提出的感知损失模型明显取得了更清晰的去噪结果,相比其他方法产生的模糊区域该方法保留了更多的边缘信息和纹理细节。此外还进行了盲去噪测试实验,对一张含有不同噪声级别的图片进行去噪处理,结果表明本文训练好的算法模型可以一次性处理多种未知级别的噪声并产生满意的去噪输出而且没有多余伪影。结论基于边缘增强的感知损失残差网络的图像去噪算法在去除噪声的同时可以保留更多容易被模糊的边缘细节,改善去噪结果过平滑的问题,提高图像视觉效果。
文摘遥感图像去噪对于遥感图像在后续的分类、检测等任务中有着非常重要的作用.为了让去噪后的图像更好地保留边缘细节信息,同时增强深度网络对噪声污染区域的辨识能力,本文结合注意力机制以及感知损失来处理遥感图像,提出了一种新的基于残差自编码器的遥感图像去噪网络ARED-VGG.考虑到遥感图像中不同地物大小不同,该网络首先同时使用图像的空间和光谱信息来提取多尺度特征;然后使用残差自编码器网络结构来进行图像空间-光谱多尺度图像重建.为了增加网络的辨识能力,更多地关注网络中提取的高频特征,网络引入了注意力机制.同时为了让去噪后的结果更符合视觉感观,使用了感知损失混合均方误差作为损失函数.从实验结果知,本文所提出的方法在噪声去除和纹理细节保留方面与NLM3D、BM4D、LRMR、HSID-CNN和3DADCNN相比表现更优.在Washington DC mall遥感图像数据集上进行了仿真实验,平均峰值信噪比以及平均结构相似性指标都有较好的结果;在AVIRIS Indian Pines数据集上进行了真实数据实验,以去噪后的结果地物分类指标作为验证,整体分类精度以及Kappa系数分别为96.90%和0.9647;对网络结构进行了消融实验,在两个数据集下,本文所提出的网络结构都能获得更优的结果.本文提出基于注意力机制和感知损失的深度神经网络进行遥感图像去噪,提高了网络的辨识能力,实现了良好的去噪性能,并且有效保持了图像的细节信息和光谱信息.
