发现表面电阻率的传统调查方法是耗时的和劳动量的。很少有研究重点是使用遥感数据和深度学习技术找到电阻率/电导率。在这一工作中,我们通过应用各种深度学习方法评估了表面电阻率和合成孔径雷达(SAR)之间的相关性,并在美国Coso地热区域中测试了我们的假设。为了检测电阻率,使用了UAVSAR获得的L波段全偏光SAR数据,并将MT(MagnEtoteltolarics)反向电阻率数据用作地面真相。我们进行了实验,以比较各种深度学习体系结构,并建议使用双输入UNET(DI-UNET)体系结构。 Di-Unet使用深度学习架构使用完整的极化SAR数据来预测电阻率,并承诺对传统方法进行快速调查。我们提出的方法实现了从SAR数据中映射MT电阻率的结果。
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以知情方式监测和管理地球林是解决生物多样性损失和气候变化等挑战的重要要求。虽然森林评估的传统或空中运动提供了在区域一级分析的准确数据,但将其扩展到整个国家,以外的高度分辨率几乎不可能。在这项工作中,我们提出了一种贝叶斯深度学习方法,以10米的分辨率为全国范围的森林结构变量,使用自由可用的卫星图像作为输入。我们的方法将Sentinel-2光学图像和Sentinel-1合成孔径雷达图像共同变换为五种不同的森林结构变量的地图:95th高度百分位,平均高度,密度,基尼系数和分数盖。我们从挪威的41个机载激光扫描任务中培训和测试我们的模型,并证明它能够概括取消测试区域,从而达到11%和15%之间的归一化平均值误差,具体取决于变量。我们的工作也是第一个提出贝叶斯深度学习方法的工作,以预测具有良好校准的不确定性估计的森林结构变量。这些提高了模型的可信度及其适用于需要可靠的信心估计的下游任务,例如知情决策。我们提出了一组广泛的实验,以验证预测地图的准确性以及预测的不确定性的质量。为了展示可扩展性,我们为五个森林结构变量提供挪威地图。
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这项研究介绍了\ textit {landslide4sense},这是一种从遥感中检测到滑坡检测的参考基准。该存储库具有3,799个图像贴片,可从Sentinel-2传感器中融合光学层,并带有数字高程模型和来自ALOS Palsar的斜率层。附加的地形信息促进了对滑坡边界的准确检测,而最近的研究表明,仅使用光学数据,这是具有挑战性的。广泛的数据集支持在滑坡检测中进行深度学习(DL)研究,以及用于系统更新滑坡库存的方法的开发和验证。基准数据集已在四个不同的时间和地理位置收集:伊伯里(2018年9月),科达古(2018年8月),戈尔卡(2015年4月)和台湾(2009年8月)。每个图像像素均标记为属于滑坡,包括各种来源和彻底的手动注释。然后,我们评估11个最先进的DL分割模型的滑坡检测性能:U-NET,RESU-NET,PSPNET,CONTECTNET,DEEPLAB-V2,DEEPLAB-V3+,FCN-8,LINKNET,FRRRN-A,FRRN-A,, FRRN-B和SQNET。所有型号均已从划痕上对每个研究区域的四分之一的补丁进行培训,并在其他三个季度的独立贴片上进行了测试。我们的实验表明,Resu-NET的表现优于其他模型,用于滑坡检测任务。我们在\ url {www.landslide4sense.org}公开获得多种源滑坡基准数据(Landslide4sense)和经过测试的DL模型,为遥感,计算机视觉和机器学习社区建立了重要的资源通常,尤其是对滑坡检测的应用。
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最初在具有基于图像的图像的机器人和自主驾驶等领域开发的领域,基于图像的单图像深度估计(侧面)发现了对更广泛的图像分析界的兴趣。遥感也不例外,因为在地形重建的背景下估计来自单个空中或卫星图像的高度地图的可能性很大。少数开创性的调查已经证明了从光学遥感图像的单个图像高度预测的一般可行性,并激发了这种方向的进一步研究。借鉴了本文,我们介绍了对遥感中的其他重要传感器模式的基于深度学习的单图像高度预测的第一次演示:合成孔径雷达(SAR)数据。除了用于SAR强度图像的卷积神经网络(CNN)架构的适应外,我们还为不同SAR成像模式和测试站点提供了用于生成训练数据的工作流程,以及广泛的实验结果。由于我们特别强调可转换性,我们能够确认基于深度的学习的单图像高度估计不仅可能,而且也是不可能的,而且也转移到未经看的数据,即使通过不同的成像模式和成像参数获取。
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地面穿透雷达(GPR)已被用作树根检验的非破坏性工具。从GPR Radargrams估算从GPR Radargrams的与根系相关的参数都促进了根系健康监测和成像。然而,随着根反射是多根参数和根方向的复杂函数,估计根相关参数的任务是具有挑战性的。现有方法只能在不考虑其他参数和根取向的影响的时间内估计单根参数,导致不同根状况下的估计精度有限。此外,土壤异质性在GPR雷达格中引入了杂波,使数据处理和解释甚至更难。为了解决这些问题,提出了一种名为掩模引导的多偏振积分神经网络(MMI-Net)的新型神经网络架构,以自动估计异构土壤环境中的多个与多种根相关参数。 MMI-Net包括两个子网络:一个掩码,用于预测掩模以突出显示根反射区域以消除干扰环境杂波,以及使用预测掩码的Paranet作为集成,提取,并强调多个中的信息特征的指导Polariemetric radargrams,用于精确估计五个关键的根系相关参数。参数包括根深度,直径,相对介电常数,水平和垂直方向角。实验结果表明,所提出的MMI-Net在这些与相关参数中实现了高估计精度。这是第一项工作,它考虑了根参数和空间方向的组合贡献,并同时估计多个与多个与根相关的参数。本文中实现的数据和代码可以在https://haihan-sun.github.io/gpr.html中找到。
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低成本毫米波(MMWAVE)通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透,为第五代(5G)的大规模和致密的部署铺平了道路(5G) - 而且以及6G网络。同时,普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测,以前所未有的精度,特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查,重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后,我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面,包括每个工作的主要目标,技术和性能,每个研究是否达到了一定程度的实现,并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法,密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途,相关和及时的研究方向的结论。
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鉴于无线频谱的有限性和对无线通信最近的技术突破产生的频谱使用不断增加的需求,干扰问题仍在继续持续存在。尽管最近解决干涉问题的进步,但干扰仍然呈现出有效使用频谱的挑战。这部分是由于Wi-Fi的无许可和管理共享乐队使用的升高,长期演进(LTE)未许可(LTE-U),LTE许可辅助访问(LAA),5G NR等机会主义频谱访问解决方案。因此,需要对干扰稳健的有效频谱使用方案的需求从未如此重要。在过去,通过使用避免技术以及非AI缓解方法(例如,自适应滤波器)来解决问题的大多数解决方案。非AI技术的关键缺陷是需要提取或开发信号特征的域专业知识,例如CycrationArity,带宽和干扰信号的调制。最近,研究人员已成功探索了AI / ML的物理(PHY)层技术,尤其是深度学习,可减少或补偿干扰信号,而不是简单地避免它。 ML基于ML的方法的潜在思想是学习来自数据的干扰或干扰特性,从而使需要对抑制干扰的域专业知识进行侧联。在本文中,我们审查了广泛的技术,这些技术已经深入了解抑制干扰。我们为干扰抑制中许多不同类型的深度学习技术提供比较和指导。此外,我们突出了在干扰抑制中成功采用深度学习的挑战和潜在的未来研究方向。
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降雨事件的遥感对于运营和科学需求至关重要,包括天气预报,极端洪水,水循环监测等。降水量的降水量。然而,这种雷达的观察范围仅限于几百公里,促使对其他遥感方法的探索,在开阔的海洋上,这代表了不被陆基雷达覆盖的大面积。几十年来,众所周知,诸如Sentinel-1图像之类的C波段SAR图像在海面上表现出降雨签名。但是,SAR来源的降雨产品的开发仍然是一个挑战。在这里,我们提出了一种深度学习方法,以从SAR图像中提取降雨信息。我们证明,在接触和预处理的Sentinel-1/Nexrad数据集中训练的卷积神经网络,例如U-NET,显然优于最先进的过滤方案。我们的结果表明,在分割降水状态下的性能高,由1、3和10 mm/h的阈值描绘。与当前依靠Koch过滤器绘制二进制降雨图的方法相比,这些基于多阈值的模型可以为更高的风速提供降雨估计,因此对于数据同化天气预测或提高SAR的资格可能引起了极大的兴趣 - 衍生的风场数据。
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Fusing satellite imagery acquired with different sensors has been a long-standing challenge of Earth observation, particularly across different modalities such as optical and Synthetic Aperture Radar (SAR) images. Here, we explore the joint analysis of imagery from different sensors in the light of representation learning: we propose to learn a joint embedding of multiple satellite sensors within a deep neural network. Our application problem is the monitoring of lake ice on Alpine lakes. To reach the temporal resolution requirement of the Swiss Global Climate Observing System (GCOS) office, we combine three image sources: Sentinel-1 SAR (S1-SAR), Terra MODIS, and Suomi-NPP VIIRS. The large gaps between the optical and SAR domains and between the sensor resolutions make this a challenging instance of the sensor fusion problem. Our approach can be classified as a late fusion that is learned in a data-driven manner. The proposed network architecture has separate encoding branches for each image sensor, which feed into a single latent embedding. I.e., a common feature representation shared by all inputs, such that subsequent processing steps deliver comparable output irrespective of which sort of input image was used. By fusing satellite data, we map lake ice at a temporal resolution of < 1.5 days. The network produces spatially explicit lake ice maps with pixel-wise accuracies > 91% (respectively, mIoU scores > 60%) and generalises well across different lakes and winters. Moreover, it sets a new state-of-the-art for determining the important ice-on and ice-off dates for the target lakes, in many cases meeting the GCOS requirement.
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在过去的十年中,基于深度学习的算法在遥感图像分析的不同领域中广泛流行。最近,最初在自然语言处理中引入的基于变形金刚的体系结构遍布计算机视觉领域,在该字段中,自我发挥的机制已被用作替代流行的卷积操作员来捕获长期依赖性。受到计算机视觉的最新进展的启发,遥感社区还见证了对各种任务的视觉变压器的探索。尽管许多调查都集中在计算机视觉中的变压器上,但据我们所知,我们是第一个对基于遥感中变压器的最新进展进行系统评价的人。我们的调查涵盖了60多种基于变形金刚的60多种方法,用于遥感子方面的不同遥感问题:非常高分辨率(VHR),高光谱(HSI)和合成孔径雷达(SAR)图像。我们通过讨论遥感中变压器的不同挑战和开放问题来结束调查。此外,我们打算在遥感论文中频繁更新和维护最新的变压器,及其各自的代码:https://github.com/virobo-15/transformer-in-in-remote-sensing
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Human civilization has an increasingly powerful influence on the earth system. Affected by climate change and land-use change, natural disasters such as flooding have been increasing in recent years. Earth observations are an invaluable source for assessing and mitigating negative impacts. Detecting changes from Earth observation data is one way to monitor the possible impact. Effective and reliable Change Detection (CD) methods can help in identifying the risk of disaster events at an early stage. In this work, we propose a novel unsupervised CD method on time series Synthetic Aperture Radar~(SAR) data. Our proposed method is a probabilistic model trained with unsupervised learning techniques, reconstruction, and contrastive learning. The change map is generated with the help of the distribution difference between pre-incident and post-incident data. Our proposed CD model is evaluated on flood detection data. We verified the efficacy of our model on 8 different flood sites, including three recent flood events from Copernicus Emergency Management Services and six from the Sen1Floods11 dataset. Our proposed model achieved an average of 64.53\% Intersection Over Union(IoU) value and 75.43\% F1 score. Our achieved IoU score is approximately 6-27\% and F1 score is approximately 7-22\% better than the compared unsupervised and supervised existing CD methods. The results and extensive discussion presented in the study show the effectiveness of the proposed unsupervised CD method.
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卫星遥感提供了一种具有成本效益的概要洪水监测的解决方案,卫星衍生的洪水图为传统上使用的数值洪水淹没模型提供了一种计算有效的替代方法。尽管卫星碰巧涵盖正在进行的洪水事件时确实提供了及时的淹没信息,但它们受其时空分辨率的限制,因为它们在各种规模上动态监测洪水演变的能力。不断改善对新卫星数据源的访问以及大数据处理功能,就此问题的数据驱动解决方案而言,已经解锁了前所未有的可能性。具体而言,来自卫星的数据融合,例如哥白尼前哨,它们具有很高的空间和低时间分辨率,以及来自NASA SMAP和GPM任务的数据,它们的空间较低,但时间较高的时间分辨率可能会导致高分辨率的洪水淹没在A处的高分辨率洪水。每日规模。在这里,使用Sentinel-1合成孔径雷达和各种水文,地形和基于土地利用的预测因子衍生出的洪水淹没图对卷积神经网络进行了训练,以预测高分辨率的洪水泛滥概率图。使用Sentinel-1和Sentinel-2衍生的洪水面罩,评估了UNET和SEGNET模型架构的性能,分别具有95%的信心间隔。精确召回曲线(PR-AUC)曲线下的区域(AUC)被用作主要评估指标,这是由于二进制洪水映射问题中类固有的不平衡性质,最佳模型提供了PR-AUC 0.85。
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由于技术成本的降低和卫星发射的增加,卫星图像变得越来越流行和更容易获得。除了提供仁慈的目的外,还可以出于恶意原因(例如错误信息)使用卫星数据。事实上,可以依靠一般图像编辑工具来轻松操纵卫星图像。此外,随着深层神经网络(DNN)的激增,可以生成属于各种领域的现实合成图像,与合成生成的卫星图像的扩散有关的其他威胁正在出现。在本文中,我们回顾了关于卫星图像的产生和操纵的最新技术(SOTA)。特别是,我们既关注从头开始的合成卫星图像的产生,又要通过图像转移技术对卫星图像进行语义操纵,包括从一种类型的传感器到另一种传感器获得的图像的转换。我们还描述了迄今已研究的法医检测技术,以对合成图像伪造进行分类和检测。虽然我们主要集中在法医技术上明确定制的,该技术是针对AI生成的合成内容物的检测,但我们还审查了一些用于一般剪接检测的方法,这些方法原则上也可以用于发现AI操纵图像
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哥内克人Sentinel Imagery的纯粹卷的可用性为使用深度学习的大尺度创造了新的土地利用陆地覆盖(Lulc)映射的机会。虽然在这种大型数据集上培训是一个非琐碎的任务。在这项工作中,我们试验Lulc Image分类和基准不同最先进模型的Bigearthnet数据集,包括卷积神经网络,多层感知,视觉变压器,高效导通和宽残余网络(WRN)架构。我们的目标是利用分类准确性,培训时间和推理率。我们提出了一种基于用于网络深度,宽度和输入数据分辨率的WRNS复合缩放的高效导通的框架,以有效地训练和测试不同的模型设置。我们设计一种新颖的缩放WRN架构,增强了有效的通道注意力机制。我们提出的轻量级模型具有较小的培训参数,实现所有19个LULC类的平均F分类准确度达到4.5%,并且验证了我们使用的resnet50最先进的模型速度快两倍作为基线。我们提供超过50种培训的型号,以及我们在多个GPU节点上分布式培训的代码。
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能量供应和需求受到气象条件的影响。随着对可再生能源的需求增加,精确天气预报的相关性增加。能源提供者和决策者要求天气信息进行明智的选择,并根据业务目标建立最佳计划。由于最近应用于卫星图像的深度学习技术,使用遥感数据的天气预报也是主要进步的主题。本文通过基于U-Net的架构调查了荷兰沿海海洋元素的多个步骤框架预测。来自哥白尼观察计划的每小时数据在2年内跨过跨越2年的时间,用于培训模型并进行预测,包括季节性预测。我们提出了U-Net架构的变化,并使用剩余连接,并行卷积和不对称卷积进一步扩展了这一新颖模型,以便引入三种额外的架构。特别是,我们表明,配备有平行和不对称卷积的架构以及跳过连接优于其他三个讨论的模型。
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In intensively managed forests in Europe, where forests are divided into stands of small size and may show heterogeneity within stands, a high spatial resolution (10 - 20 meters) is arguably needed to capture the differences in canopy height. In this work, we developed a deep learning model based on multi-stream remote sensing measurements to create a high-resolution canopy height map over the "Landes de Gascogne" forest in France, a large maritime pine plantation of 13,000 km$^2$ with flat terrain and intensive management. This area is characterized by even-aged and mono-specific stands, of a typical length of a few hundred meters, harvested every 35 to 50 years. Our deep learning U-Net model uses multi-band images from Sentinel-1 and Sentinel-2 with composite time averages as input to predict tree height derived from GEDI waveforms. The evaluation is performed with external validation data from forest inventory plots and a stereo 3D reconstruction model based on Skysat imagery available at specific locations. We trained seven different U-net models based on a combination of Sentinel-1 and Sentinel-2 bands to evaluate the importance of each instrument in the dominant height retrieval. The model outputs allow us to generate a 10 m resolution canopy height map of the whole "Landes de Gascogne" forest area for 2020 with a mean absolute error of 2.02 m on the Test dataset. The best predictions were obtained using all available satellite layers from Sentinel-1 and Sentinel-2 but using only one satellite source also provided good predictions. For all validation datasets in coniferous forests, our model showed better metrics than previous canopy height models available in the same region.
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在这项工作中,我们为UNET体系结构引入了一个受生物学启发的远程跳过连接,该连接依赖于混合图像的感知幻觉,是同时编码两个图像的图像。早期编码器特征与更深的解码器的融合允许UNET模型产生更细粒度的密集预测。尽管在细分任务中经过证明,但由于这些远程跳过连接还会导致纹理转移伪像,因此网络的好处对于密集的回归任务进行了下降加权。特别是为了深度估计,这损害了光滑度,并引入了假正边,这是由于深度地图的平滑性质而对任务有害的。拟议的Hybridskip连接显示在平衡边缘保存之间的权衡方面的性能得到了改善,以及损害光滑度的纹理转移伪像的最小化。这是通过分别在高频和低频,编码器和解码器特征之间提供的信息的适当和平衡的信息来实现的。
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雷达传感器逐渐成为道路车辆的广泛设备,在自主驾驶和道路安全中发挥着至关重要的作用。广泛采用雷达传感器增加了不同车辆的传感器之间干扰的可能性,产生损坏的范围曲线和范围 - 多普勒地图。为了从范围 - 多普勒地图中提取多个目标的距离和速度,需要减轻影响每个范围分布的干扰。本文提出了一种全卷积神经网络,用于汽车雷达干扰缓解。为了在真实的方案中培训我们的网络,我们介绍了具有多个目标和多个干扰的新数据集的现实汽车雷达信号。为了我们的知识,我们是第一个在汽车雷达领域施加体重修剪的施加量,与广泛使用的辍学相比获得了优越的结果。虽然最先前的作品成功地估计了汽车雷达信号的大小,但我们提出了一种可以准确估计相位的深度学习模型。例如,我们的新方法将相对于普通采用的归零技术的相位估计误差从12.55度到6.58度降低了一半。考虑到缺乏汽车雷达干扰缓解数据库,我们将释放开源我们的大规模数据集,密切复制了多次干扰案例的现实世界汽车场景,允许其他人客观地比较他们在该域中的未来工作。我们的数据集可用于下载:http://github.com/ristea/arim-v2。
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计算光学成像(COI)系统利用其设置中的光学编码元素(CE)在单个或多个快照中编码高维场景,并使用计算算法对其进行解码。 COI系统的性能很大程度上取决于其主要组件的设计:CE模式和用于执行给定任务的计算方法。常规方法依赖于随机模式或分析设计来设置CE的分布。但是,深神经网络(DNNS)的可用数据和算法功能已在CE数据驱动的设计中开辟了新的地平线,该设计共同考虑了光学编码器和计算解码器。具体而言,通过通过完全可区分的图像形成模型对COI测量进行建模,该模型考虑了基于物理的光及其与CES的相互作用,可以在端到端优化定义CE和计算解码器的参数和计算解码器(e2e)方式。此外,通过在同一框架中仅优化CE,可以从纯光学器件中执行推理任务。这项工作调查了CE数据驱动设计的最新进展,并提供了有关如何参数化不同光学元素以将其包括在E2E框架中的指南。由于E2E框架可以通过更改损耗功能和DNN来处理不同的推理应用程序,因此我们提出低级任务,例如光谱成像重建或高级任务,例如使用基于任务的光学光学体系结构来增强隐私的姿势估计,以维护姿势估算。最后,我们说明了使用全镜DNN以光速执行的分类和3D对象识别应用程序。
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全球导航卫星系统通常在城市环境中表现较差,在城市环境中,设备和卫星之间的视线条件的可能性很低,因此需要替代的定位方法才能良好准确。我们提出了Locunet:用于本地化任务的卷积,端到端训练的神经网络,能够从少数基站(BSS)的接收信号强度(RSS)中估算用户的位置。在提出的方法中,要本地化的用户只需将测量的RSS报告给可能位于云中的中央处理单元。使用BSS和RSS测量值的Pathloss无线电图的估计,Locunet可以以最先进的精度定位用户,并在无线电图估计中享有高度鲁棒性。所提出的方法不需要对新环境进行预采样,并且适用于实时应用。此外,提供了两个新颖的数据集,可以在现实的城市环境中对RSS和TOA方法进行数值评估,并为研究社区公开提供。通过使用这些数据集,我们还提供了密集的城市场景中最先进的RSS和基于TOA的方法的公平比较,并以数值显示Locunet优于所有比较方法。
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