基于深度学习和形态学的海底沙波谷线提取

作者：刘晓亚; 韩留生; 李正元; 范俊甫; 张大富; 孙广伟

来源：海洋测绘, 2023, 43(02): 65-73.

• 海底地形测量
• 侧扫声纳
• 提取海底沙波谷线
• U型卷积神经网络
• 数学形态学
• Dice损失函数

为了提高基于侧扫声纳图像提取海底沙波谷线这种类别不均衡线状地物的精度，提出了一种深度学习与数学形态学相结合的方法。该方法采用Dice损失函数和添加批标准化(batch normalization, BN),对U型卷积神经网络模型(U-Net)进行改进；结合数学形态学中的闭运算和骨架法，对沙波谷线轮廓进行修复并提取线性特征；进一步将改进的U-Net模型与支持向量机(support vector machine, SVM)、随机森林(random forest, RF)、面向对象分类以及U-Net模型进行精度对比验证。结果表明：改进的U-Net模型能够解决类别不均衡的问题，实现沙波谷线的高精度提取，该方法对海底沙波的研究具有重要的科学与工程应用价值。

• 单位
  国家海洋局南海调查技术中心; 建筑工程学院; 山东理工大学