High-resolution satellite imagery is a key element for many Earth monitoring applications. Satellites such as Sentinel-2 feature characteristics that are favorable for super-resolution algorithms such as aliasing and band-misalignment. Unfortunately the lack of reliable high-resolution (HR) ground truth limits the application of deep learning methods to this task. In this work we propose L1BSR, a deep learning-based method for single-image super-resolution and band alignment of Sentinel-2 L1B 10m bands. The method is trained with self-supervision directly on real L1B data by leveraging overlapping areas in L1B images produced by adjacent CMOS detectors, thus not requiring HR ground truth. Our self-supervised loss is designed to enforce the super-resolved output image to have all the bands correctly aligned. This is achieved via a novel cross-spectral registration network (CSR) which computes an optical flow between images of different spectral bands. The CSR network is also trained with self-supervision using an Anchor-Consistency loss, which we also introduce in this work. We demonstrate the performance of the proposed approach on synthetic and real L1B data, where we show that it obtains comparable results to supervised methods.


翻译:高分辨率卫星影像是许多地球监测应用的关键要素。像Sentinel-2这样的卫星具有有利于超分辨率算法的特征,如混叠和波段错位。不幸的是,缺乏可靠的高分辨率(HR)地面真相限制了深度学习方法的应用。在这项工作中,我们提出了L1BSR,一种基于深度学习的方法,用于单图像超分辨率和Sentinel-2 L1B 10m波段的波段对齐。该方法通过利用相邻CMOS探测器产生的L1B图像中的重叠区域,直接在真实L1B数据上进行自监督训练,因此不需要HR真相。我们的自监督损失旨在通过一种新颖的跨光谱注册网络(CSR)来强制使超分辨输出图像所有波段都正确对齐。CSR网络也通过使用Anchor-Consistency损失进行自我监督训练,我们也在本文中引入了这种损失。我们在合成和真实的L1B数据上展示了所提出方法的性能,其中我们展示它获得了与有监督方法可比的结果。

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