視頻衛星監測技術

本書分別從資料、演算法、示例的角度系統闡述視頻衛星監測技術。第1章概述衛星視頻監測技術；第2章介紹視頻衛星及其影像特點；第3章詳細介紹視頻超解析度重建的基本概念、難點、關鍵技術及面向視頻衛星影像設計的快速時空殘差網路和其改進網路；第4～6章層層遞進地闡述面向視頻衛星目標跟蹤的關鍵技術：特徵提取、目標跟蹤模型及提高跟蹤魯棒性的後處理方法；第7章進一步展示典型的衛星視頻目標跟蹤演算法，包括基於光流特徵的多幀差跟蹤演算法、基於背景剪除策略的跟蹤演算法、混合核相關濾波跟蹤演算法、高解析度孿生網路跟蹤演算法及傳統跟蹤領域中具有代表性的10種演算法；第8章對視頻衛星監測技術發展趨勢進行展望。

第1章緒論1
1.1概述1
1.1.1視頻衛星監測技術的由來1
1.1.2視頻衛星監測技術的基本概念和特徵3
1.2視頻衛星監測的關鍵技術5
1.2.1超解析度重建技術5
1.2.2特徵提取方法6
1.2.3目標跟蹤模型7
1.2.4後處理方法8
1.3視頻衛星監測技術的發展、現狀和難點9
1.3.1視頻衛星監測技術的發展9
1.3.2國內外視頻衛星監測技術現狀13
1.3.3視頻衛星監測技術的難點14
1.4視頻衛星監測技術的主要應用15
1.4.1三維重建15
1.4.2大型商業區車輛即時監測16
1.4.3自然災害應急快速回應17
1.4.4重大工程監控18
1.4.5軍事安全18
1.5本章小結19

第2章視頻衛星20
2.1視頻衛星概述20
2.1.1視頻衛星概念20
2.1.2視頻衛星分類21
2.1.3視頻衛星技術指標22
2.1.4視頻衛星的發展23
2.1.5視頻衛星的應用27
2.2衛星視頻資料特性28
2.2.1衛星視頻資料類型28
2.2.2遙感視頻與自然視頻的比較29
2.2.3衛星視頻與傳統遙感影像比較32
2.3現有視頻衛星資料集32
2.3.1武漢大學Sigma小組現有視頻資料33
2.3.2SkySat視頻資料集36
2.3.3UrtheCast資料集37
2.4本章小結38

第3章超解析度重建39
3.1超解析度重建概述39
3.1.1超解析度重建的基本概念39
3.1.2超解析度重建的基本方法40
3.1.3超解析度重建的應用41
3.1.4國內外研究進展42
3.2視頻衛星超解析度重建難點44
3.2.1重建效率低下44
3.2.2細節重建品質低45
3.2.3基於學習的超解析度重建存在的問題46
3.3視頻衛星超解析度重建的關鍵技術47
3.3.1圖像品質評價48
3.3.2殘差塊與殘差網路50
3.3.3最近鄰插值51
3.3.4雙三次插值52
3.3.5超解析度卷積神經網路54
3.3.6超解析度生成對抗網路61
3.3.7基於快速時空殘差網路的視頻超解析度演算法66
3.3.8基於快速時空殘差注意力網路的視頻超解析度演算法75
3.4視頻衛星超解析度重建示例81
3.4.1加拿大-溫哥華-巴拉德灣衛星視頻片段超解析度重建83
3.4.2香港衛星視頻片段超解析度重建84
3.5本章小結86

第4章特徵提取88
4.1特徵提取的概念88
4.2衛星視頻目標特徵提取的難點88
4.3衛星視頻目標特徵提取的關鍵技術89
4.3.1專家設計圖像特徵89
4.3.2卷積網路特徵93
4.4衛星視頻目標特徵提取示例98
4.4.1方向梯度長條圖特徵98
4.4.2自我調整顏色屬性特徵98
4.4.3光流特徵99
4.4.4分層卷積深度特徵100
4.4.5定性對比實驗102
4.5本章小結102

第5章目標跟蹤模型104
5.1傳統目標跟蹤104
5.1.1目標跟蹤的概念104
5.1.2目標跟蹤的研究現狀104
5.1.3普通視頻目標跟蹤所面臨的問題106
5.2衛星視頻目標跟蹤模型的難點109
5.3衛星視頻目標跟蹤模型的關鍵技術111
5.3.1核相關濾波目標跟蹤方法111
5.3.2全卷積孿生網路目標跟蹤方法114
5.3.3評價標準116
5.4衛星視頻目標跟蹤模型的示例117
5.4.1基於光流特徵的多幀差衛星視頻目標跟蹤演算法117
5.4.2基於背景剪除策略的衛星視頻目標跟蹤演算法120
5.4.3混合核相關濾波衛星視頻目標跟蹤演算法125
5.4.4高解析度孿生網路衛星視頻目標跟蹤演算法130
5.5本章小結136

第6章後處理方法137
6.1後處理的概念137
6.2後處理的必要性137
6.3後處理的關鍵技術137
6.3.1基於慣性機制的自我調整軌跡預測137
6.3.2基於卡爾曼濾波的軌跡預測138
6.4後處理示例140
6.5本章小結141
第7章衛星視頻目標跟蹤示例142
7.1衛星視頻示例資料142
7.2跟蹤結果與分析143
7.3本章小結150

第8章視頻衛星監測技術展望及應用前景151
8.1視頻衛星監測技術展望151
8.1.1面向更高品質資料的視頻衛星監測技術151
8.1.2面向多源異質數據融合的多工視頻衛星監測技術152
8.1.3面向小樣本標籤的衛星視頻監測技術的學習方法153
8.1.4邁向未知技術嘗試154
8.1.5面向多目標、長時的視頻衛星監測技術154
8.2視頻衛星監測技術應用前景155
8.2.1公共安全監控155
8.2.2突發事件監控156
8.2.3智慧交通系統156
8.2.4武器精確制導157
8.2.5虛擬實境157
8.2.6宇宙探測157
8.3本章小結158
參考文獻159