混合 AI 系统让卫星“看透”云层，地球观测更可靠

2月24日讯 厚厚的云层会完全遮挡卫星视野中的地球表面，而较薄的雾霾和阴影则会扭曲城乡区域的影像。因此，许多用于监测气候、农作物和城市发展的遥感图像只能部分可用。

据悉，发表在《国际仿生计算期刊》上的一项研究，提出了一种借助混合人工智能系统让卫星“穿透”云层的方法。该系统能够从卫星传回的图像中基本去除云层，并更精准地重建下方地表，精度优于早期技术。几乎所有光学卫星图像都会在一定程度上受到云层影响，因此人工智能去云技术的进步，有望提升高分辨率地球观测数据的可靠性。

传统方法要么依赖大气光散射物理模型，要么依靠通过时间序列或不同光波对比多幅图像的图像处理技术。这些方法虽有效，但难以应对厚度不一的云层或大面积完全被遮挡的区域。近年来基于大数据学习模式的机器学习系统效果有所提升，但需要清晰的参考图像；若无参考，它们只会在云层遮挡区域生成模糊画面。

这种新方法是一款名为 SenseNet 的深度去噪应用，其将有云层或雾霾的图像像素视为可去除的结构性噪声。该系统采用一种受自然启发的模型 —— 混合郊狼-狐狸优化算法，通过模拟犬科动物的社交与协作行为，对输入数据进行处理并找到最优解。从计算角度来说，其有助于调整网络内部参数，避免训练陷入局部最优解，而这类解通常会干扰学习算法。

与现有去噪方法相比，该系统将信噪比提升了超过 2 分贝，并降低了残差。虽然仅 2 分贝的提升，但意味着性能改善近 60%。

通过去除云层，该系统能更清晰地划分农业边界、绘制道路网络与水体分布，从而更细致地观测森林砍伐、农作物产量和基础设施建设等情况。在包括大部分热带地区在内的常年多云区域，更可靠的去云技术可减少数据缺口，为日益依赖近实时卫星情报的气候适应和灾害应对策略提供支持。