针对多时间、多尺度遥感影像动态变化检测的难题，北京理工大学光电学院许廷发教授科研团队提出了多尺度变化感知Transformer的检测方法，取得了突破性进展。研究成果以 “Multi-scale Change-Aware Transformer for Remote Sensing Image Change Detection（MCAT）” 为题发表在国际计算机视觉顶级学术会议《Association for Computing Machinery Multimedia（ACM MM）》（CCF-A）。ACM  MM由国际计算机协会（ACM）发起，是多媒体处理、分析与计算领域最具影响力的国际顶级会议。论文的第一作者为北京理工大学陈欢博士研究生，通讯作者为许廷发教授和李佳男副研究员。

为了捕捉遥感影像复杂场景的微弱变化信息，科研团队创新设计了一种单流架构的多尺度变化感知变换器（Mining Area Change Detection，MACT）架构，该架构通过结合局部自注意力和跨时注意力机制，比较了不同时间点图像间动态变换，识别出变化区域特征；动态调整不同阶段窗口大小，精确捕捉多尺度微弱变化；构建了多尺度变化增强聚合器（Multi-scale Change-Enhanced Aggregator，MCEA），细化变化特征局部细节，实现了不同层级高层语义信息融合，方法结构如图1所示。

图1. MACT结构图

通过在不同数据集上验证结果分析，该方法实现了在不同阶段多尺度特征融合，保持了检测区域的内部紧凑性和完整性。图2展示了在不同数据集上的变化检测结果。

图2. 变化检测结果图

同时，针对遥感影像变化检测数据库缺乏，科研团队构建了矿区遥感影像变化检测（MACD）数据集，数据集首次覆盖了遥感影像多尺度变化、不规则形状和复杂边界等特征，真实地反映了遥感影像变换场景，如图3所示。

图3. MACD与其他数据集对比图

该研究成果解决了多时间、多尺度遥感影像动态变化检测和数据集缺乏的难题，为复杂场景遥感影像的微弱变化检测和应用提供了理论和数据基础。

论文详情：Huan Chen, Tingfa Xu, Zhenxiang Chen, Peifu Liu, Huiyan Bai, and Jianan Li. 2024. Multi-scale Change-Aware Transformer for Remote Sensing Image Change Detection. In Proceedings of the 32nd ACM International Conference on Multimedia (MM '24). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, 2992–3000. https://doi.org/10.1145/3664647.3680965

论文链接：https://dl.acm.org/doi/10.1145/3664647.3680965

论文第一作者简介：

陈欢， 2021级北京理工大学博士研究生。主要从事高光谱成像和处理等方面的研究。以第一作者发表在国际顶刊IEEE TCSVT论文 1篇，顶会ACM MM论文 1 篇。

论文通讯作者简介：

李佳男，博士，北京理工大学光电学院预聘助理教授（特别副研究员），新加坡国立大学博士后。主要从事光电成像目标探测与识别等方面的研究，主持国家自然科学基金等项目 5 项。以第一/共一作者发表IEEE TPAMI 4篇，IEEE TNNLS、CVPR等论文11篇，ESI高被引论文1篇；以通讯作者发表论文40余篇；谷歌学术总引4000余次。入选中国科协及北京市科协“青年人才托举工程”项目，获得中国图象图形学学会优秀博士学位论文，王大珩光学奖等荣誉。指导学生获得 ICCV 2021“反无人机跟踪”挑战赛国际冠军及最佳论文奖、第四届“空天杯”创新创意大赛二等奖、中国高等教育博览会“校企合作 双百计划”典型案例等。研究成果在“中国天眼”等国家重大科技基础设施中得到重要应用。

许廷发，博士，国家一级重点学科“光学工程”学科责任教授，博士研究生导师。光电成像技术与系统教育部重点实验室主任，北京理工大学重庆创新中心智能化和大数据技术实验室主任。近年来带领其科研团队围绕光电成像探测与识别、计算成像和人工智能等领域不断深化研究。主持承担国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目等50多项。在国际、国内等系列期刊发表学术论文200余篇，其中被SCI/EI收录100余篇。以第一发明人申请国家发明专利87项，已授权和公示35项。获国防科技进步二等奖等奖项3项。指导研究生获得中国图象图形学学会优秀博士学位论文，二人次获得王大珩高校学生光学奖，三人次获得全国光学与光学工程博士生学术联赛全国百强，获得中国图象图形学会优秀博士论文指导教师、中国高等教育博览会“校企合作 双百计划”典型案例和重庆英才创新创业示范团队等荣誉称号。