Automatic and periodic recompiling of building databases with up-to-date high-resolution images has become a critical requirement for rapidly developing urban environments. However, the architecture of most existing approaches for change extraction attempts to learn features related to changes but ignores objectives related to buildings. This inevitably leads to the generation of significant pseudo-changes, due to factors such as seasonal changes in images and the inclination of building fa\c{c}ades. To alleviate the above-mentioned problems, we developed a contrastive learning approach by validating historical building footprints against single up-to-date remotely sensed images. This contrastive learning strategy allowed us to inject the semantics of buildings into a pipeline for the detection of changes, which is achieved by increasing the distinguishability of features of buildings from those of non-buildings. In addition, to reduce the effects of inconsistencies between historical building polygons and buildings in up-to-date images, we employed a deformable convolutional neural network to learn offsets intuitively. In summary, we formulated a multi-branch building extraction method that identifies newly constructed and removed buildings, respectively. To validate our method, we conducted comparative experiments using the public Wuhan University building change detection dataset and a more practical dataset named SI-BU that we established. Our method achieved F1 scores of 93.99% and 70.74% on the above datasets, respectively. Moreover, when the data of the public dataset were divided in the same manner as in previous related studies, our method achieved an F1 score of 94.63%, which surpasses that of the state-of-the-art method.


翻译:自动定期重新编制具备最新高分辨率图像的建筑物数据库已成为快速发展城市环境的关键需求。然而,大多数现有的变化提取方法的架构尝试学习与变化相关的特征,但忽略了与建筑物相关的目标。这必然导致出现显著的伪变化,由于诸如图像季节性变化和建筑物立面的倾斜等因素。为了缓解上述问题,我们通过将历史建筑物轮廓与单个最新的遥感图像进行验证,并开发了一种对比学习的方法。此对比学习策略允许我们向变化检测管道注入建筑物的语义,通过提高建筑物特征与非建筑物特征的分辨率来实现。此外,为了减少历史建筑多边形与最新图像中的建筑物之间不一致性的影响,我们采用了一个形变卷积神经网络直观地学习偏移量。总之,我们构建了一种多分支建筑物提取方法,分别识别新建和拆除的建筑物。为验证我们的方法,我们使用公共的武汉大学建筑变化检测数据集和一个更实用的SI-BU数据集进行比较实验。我们的方法分别在这些数据集上取得了93.99%和70.74%的F1分数。此外,当公共数据集的数据以与先前相关研究相同的方式划分时,我们的方法取得了94.63%的F1分数,超过了现有最新方法。

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