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场景级可见光遥感图像地理定位方法研究

摘要

遥感图像地理定位在民事和军事等方面中都具有重要作用。遥感图像地理定位是通

过将待查询的图像在带有地理信息的数据库中进行检索，通过找出相同位置的图像从而

确定查询图像的地理信息的方法。遥感图像地理定位的关键问题是解决不同来源的图像

之间的各种差异。由于查询图像与检索图像库中的图像拍摄条件不同，图像之间存在尺

度差异，不同尺度图像中的场景大小不同且存在分辨率差异。这些差异影响遥感图像地

理定位的精度。同时，不同时间拍摄的图像中部分场景可能发生变化，图像中的部分场

景变化对具有判别性的全局特征产生影响，这些差异会降低图像检索的精度影响遥感图

像地理定位的实际应用。本文通过对当前遥感图像地理定位领域的研究进行总结，从遥

感地理定位任务中尚未解决的多尺度问题和场景变化问题入手进行研究，主要研究工作

可以概括为以下两个部分：

(1)多尺度遥感图像地理定位方法研究

针对查询图像与数据库图像中存在的尺度差异问题，本文提出了一种多尺度遥感图

像地理定位方法。对于尺度差异图像中出现的场景大小差异和分辨率差异，本文方法通

过寻找图像中的相似区域，并使用相似区域代替全图计算图像距离，以减小图像无关区

域带来的影响。在特征提取的过程中加入多尺度聚合模块，使网络可以在不同的感受野

上处理图像，使网络可以提取多尺度特征。此外，为了减小分辨率差异的影响，在网络

最后加入了超分辨重排序模块，进一步提高模型在较大尺度差异情况下的稳定性。本文

在两个数据集上进行实验，包括一个自制的多尺度数据集和一个常用的公开遥感图像地

理数据集，与目前的三种主流的遥感图像地理定位方法进行对比，实验结果验证了本文

提出方法的有效性。

(2)变化场景遥感图像地理定位方法研究

针对查询图像与数据库图像中存在的场景变化问题，本文提出了一种基于部分特征

检索的遥感图像地理定位方法。对于图像中部分场景变化对于全局特征产生影响的问题，

本文的方法采用特征分割方法将图像的全局特征分割成一组部分特征，以降低图像中部

分场景变化对整体检索结果的影响。此外在研究中通过对目前遥感图像地理定位任务中

常用的损失函数在部分特征情况下的适用性进行分析，提出了一种结合图像部分特征和

全局特征共同优化网络的损失函数。本文通过在两个数据集上进行实验，包括一个变化

哈尔滨工程大学硕士论文

场景数据集和一个常用的公开遥感图像地理定位数据集，与目前的三种主流的遥感图像

地理定位方法进行对比，实验结果验证了本文提出方法的有效性。

关键词遥感图像地理定位；可见光图像；多尺度图像；场景变化

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场景级可见光遥感图像地理定位方法研究

Abstract

Remotesensingimagegeo-localizationplaysanimportantroleinbothcivilandmilitary

applications.Remotesensingimagegeo-localizationistoretrievetheimagetobequeriedina

databasewithgeographicinformation,andtodeterminethegeographicinformationofthe

queryimagebyfindingtheimageatthesameposition.Thekeyproblemofremotesensing

imagegeo-localizationistosolvethedifferencesbetweenimagesfromdifferentsources.Due

tothedifferentshootingpositionsofimagesfromdifferentsourcesinthequeryandretrieval

imagedatabases,therearescaledifferencesbetweentheimag