【案例教程】从CNN到 Transformer：基于PyTorch的遥感影像、无人机影像的地物分类、目标检测、语义分割和点云分类

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我国高分辨率对地观测系统重大专项已全面启动，高空间、高光谱、高时间分辨率和宽地面覆盖于一体的全球天空地一体化立体对地观测网逐步形成，将成为保障国家安全的基础性和战略性资源。随着小卫星星座的普及，对地观测已具备多次以上的全球覆盖能力，遥感影像也不断被更深入的应用于矿产勘探、精准农业、城市规划、林业测量、军事目标识别和灾害评估。未来 10 年全球每天获取的观测数据将超过 10PB，遥感大数据时代已然来临。

另一方面，随着无人机自动化能力的逐步升级，它被广泛的应用于多种领域，如航拍、农业、植保、灾难评估、救援、测绘、电力巡检等。但同时由于无人机飞行高度低、获取目标类型多、以及环境复杂等因素使得对无人机获取的数据处理越来越复杂。

面对这些挑战，当前基于卷积神经网络的影像自动识别取得了令人印象深刻的结果。深卷积网络采用“端对端”的特征学习，通过多层处理机制揭示隐藏于数据中的非线性特征，能够从大量训练集中自动学习全局特征（这种特征被称为“学习特征”），是其在遥感影像自动目标识别取得成功的重要原因，也标志特征模型从手工特征向学习特征转变。同时，当前以Transformer 等结构为基础模型的检测模型也发展迅速，在许多应用场景下甚至超过了原有的以 CNN 为主的模型。

【内容简述】：

专题一：深度卷积网络知识详解
1.深度学习在遥感图像识别中的范式和问题
2.深度学习的历史发展历程
3.机器学习，深度学习等任务的基本处理流程
4.卷积神经网络的基本原理
5.卷积运算的原理和理解
6.池化操作，全连接层，以及分类器的作用
7.BP反向传播算法的理解
8.CNN模型代码详解
9.特征图，卷积核可视化分析

专题二:PyTorch应用与实践（遥感图像场景分类）
1.PyTorch简介
2.动态计算图，静态计算图等机制
3.PyTorch的使用教程
4.PyTorch的学习案例
5.PyTorch的基本使用与API
6.PyTorch图像分类任务讲解

专题三:卷积神经网络实践与遥感影像目标检测
1.深度学习下的遥感影像目标检测基本知识
2.目标检测数据集的图像和标签表示方式
3.讲解目标检测模型的评估方案，包括正确率，精确率，召回率，mAP等
4.讲解two-stage（二阶）检测模型框架，RCNN, Fast RCNN, Faster RCNN等框架 的演变和差异
5.讲解 one-stage（一阶）检测模型框架，SDD ，Yolo等系列模型
6.现有检测模型「CNN系列」发展小结，包括AlexNet，VGG，googleNet， ResNet，DenseNet等模型
7.从模型演变中讲解实际训练模型的技巧

专题四:卷积神经网络的遥感影像目标检测任务案例 【FasterRCNN】
1.一份完整的Faster-RCNN 模型下实现遥感影像的目标检测
2.讲解数据集的制作过程，包括数据的存储和处理
3.数据集标签的制作
4.模型的搭建，组合和训练
5.检测任数据集在验证过程中的注意事项

专题五:Transformer与遥感影像目标检测
1.从卷积运算到自注意力运算 self-attention
2.pytorch实现的自监督模块
3.从Transformer到Vision Transformer (ViT)
4.Transformer下的新目标检测范式，DETR
5.各类模型在遥感影像下的对比和调

专题六:Transformer的遥感影像目标检测任务案例 【DETR】
1.一份完整的DETR模型下实现遥感影像的目标检测
2.讲解针对数据的优化策略
3.讲解针对模型的优化策略
4.讲解针对训练过程的优化策略
5.讲解针对检测任务的优化策略
6.提供一些常用的检测，分割数据集的标注工具