在现代世界中,卫星图像在森林管理和退化监测中起着关键作用。为了精确地量化林地覆盖的变化,必须使用空间良好的分辨率数据。自1972年以来,NASAS Landsat卫星提供覆盖地球每个角落的地面图像,事实证明,这是陆地变化分析的非常有用的资源,并已用于其他许多部门。但是,可以自由访问的卫星图像通常是中等到低分辨率的,这是分析精度的主要障碍。因此,我们进行了一项全面的研究,以证明我们的观点是,即使在既定的识别方法下,超分辨率卷积神经网络(SRCNN)对分辨率的提高也将减少对像素的错误分类的机会。我们测试了Sundarbans不同区域的原始Landsat-7图像及其高扫描版本,这些版本分别是通过双线性插值,双孔插值和SRCNN产生的,发现SRCNN以显着的量优于其他人。
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高分辨率遥感图像用于广泛的任务,包括对象的检测和分类。然而,高分辨率图像昂贵,而较低的分辨率图像通常是可自由的可用的,并且可以由公众用于社会良好应用范围。为此,我们使用从Spacenet 7挑战的PlanetsCope图像策划多个频谱多图像超分辨率数据集作为高分辨率参考和与低分辨率图像相同的图像的多个Sentinel-2重新定位。我们介绍了将多图像超分辨率(MISR)应用于多光谱遥感图像的第一个结果。此外,我们还将辐射级一致性模块引入MISR模型,以保持哨声-2传感器的高辐射分辨率。我们表明MISR优于一系列图像保真度指标的单图像超分辨率和其他基线。此外,我们对建筑描绘的多图像超分辨率的效用进行了第一次评估,显示利用多个图像导致这些下游任务中的更好的性能。
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糖尿病足溃疡(DFUS)对于糖尿病患者来说是严重的并发症。为了实现现有溃疡的早期诊断,预防溃疡和并发症管理,可以通过自我管理来大大改善DFU患者的护理。在本文中,我们研究了两类图像到图像翻译技术(ITITT),这些技术将支持糖尿病足溃疡的决策和监测:降噪和超分辨率。在前一种情况下,我们调查了消除噪声的功能,用于卷积神经网络堆叠的AutoCoders(CNN-SAE)。在用高斯噪声诱导的RGB图像上测试了CNN-SAE。后一种情况涉及部署四个深度学习超分辨率模型。对于两种情况,所有模型的性能均以执行时间和感知质量进行评估。结果表明,应用技术组成了可行且易于实现的替代方案,该替代方案应由设计用于DFU监视的任何系统使用。
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迄今为止,纳米级的活细胞成像仍然具有挑战性。尽管超分辨率显微镜方法使得能够在光学分辨率下方的亚细胞结构的可视化,但空间分辨率仍然足够远,对于体内生物分子的结构重建仍然足够远(即24nm厚度的微管纤维)。在这项研究中,我们提出了一种A-Net网络,并显示通过基于劣化模型的DWDC算法组合A-Net DeeD学习网络,可以显着改善由共聚焦显微镜捕获的细胞骨架图像的分辨率。利用DWDC算法构建新数据集并利用A-Net神经网络的特征(即,层数较少),我们成功地消除了噪声和絮凝结构,最初干扰了原始图像中的蜂窝结构,并改善了空间分辨率使用相对较小的数据集10次。因此,我们得出结论,将A-Net神经网络与DWDC方法结合的所提出的算法是一种合适的和普遍的方法,用于从低分辨率图像中严格的生物分子,细胞和器官的结构细节。
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云和雪在可见和近红外(VNIR)范围内具有类似的光谱特征,因此难以在高分辨率VNIR图像中彼此区分。我们通过引入短波红外(SWIR)频段来解决这个问题,其中云具有高度反射性,雪是吸收的。由于与VNIR相比,由于苏尔州的分辨率通常是较低的分辨率,本研究提出了一种可以在VNIR图像中有效地检测云和雪的多分辨率全卷积神经网络(FCN)。我们融合了深fcn内的多分辨率频段,并在较高的VNIR分辨率下执行语义分割。这种基于融合的分类器,以端到端的方式训练,实现了94.31%的总体准确性和F1分数,在印度乌塔塔克手的州捕获的资源-2数据上的云。发现这些评分比随机森林分类器高30%,比独立单分辨率FCN高10%。除了对云检测目的有用外,该研究还突出了多传感器融合问题的卷积神经网络的潜力。
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图像超分辨率(SR)是重要的图像处理方法之一,可改善计算机视野领域的图像分辨率。在过去的二十年中,在超级分辨率领域取得了重大进展,尤其是通过使用深度学习方法。这项调查是为了在深度学习的角度进行详细的调查,对单像超分辨率的最新进展进行详细的调查,同时还将告知图像超分辨率的初始经典方法。该调查将图像SR方法分类为四个类别,即经典方法,基于学习的方法,无监督学习的方法和特定领域的SR方法。我们还介绍了SR的问题,以提供有关图像质量指标,可用参考数据集和SR挑战的直觉。使用参考数据集评估基于深度学习的方法。一些审查的最先进的图像SR方法包括增强的深SR网络(EDSR),周期循环gan(Cincgan),多尺度残留网络(MSRN),Meta残留密度网络(META-RDN) ,反复反射网络(RBPN),二阶注意网络(SAN),SR反馈网络(SRFBN)和基于小波的残留注意网络(WRAN)。最后,这项调查以研究人员将解决SR的未来方向和趋势和开放问题的未来方向和趋势。
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In this paper, we address the challenge of land use and land cover classification using Sentinel-2 satellite images. The Sentinel-2 satellite images are openly and freely accessible provided in the Earth observation program Copernicus. We present a novel dataset based on Sentinel-2 satellite images covering 13 spectral bands and consisting out of 10 classes with in total 27,000 labeled and geo-referenced images. We provide benchmarks for this novel dataset with its spectral bands using state-of-the-art deep Convolutional Neural Network (CNNs). With the proposed novel dataset, we achieved an overall classification accuracy of 98.57%. The resulting classification system opens a gate towards a number of Earth observation applications. We demonstrate how this classification system can be used for detecting land use and land cover changes and how it can assist in improving geographical maps. The geo-referenced dataset EuroSAT is made publicly available at https://github.com/phelber/eurosat.
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近年来,新发现的矿物沉积物数量和不同矿物质需求的增加有LED探索地质学家,寻找在矿物勘探的每个阶段加工不同数据类型的更有效和创新的方法。作为主要步骤,诸如岩性单元,改变类型,结构和指示剂矿物的各种特征被映射以辅助靶向矿床的决策。不同类型的遥感数据集如卫星和空气传播数据,使得可以克服与映射地质特征相关的常见问题。从不同平台获得的遥感数据量的快速增加鼓励科学家培养先进,创新和强大的数据处理方法。机器学习方法可以帮助处理广泛的遥感数据集,并确定诸如反射连续体和感兴趣的特征的组件之间的关系。这些方法在处理频谱和地面真理测量中是稳健的,用于噪声和不确定性。近年来,通过补充与遥感数据集的地质调查进行了许多研究,现在在地球科学研究中突出。本文对一些流行的和最近建立的机器学习方法的实施和适应提供了全面的审查,用于处理不同类型的遥感数据,并调查其用于检测各种矿床类型的应用。我们展示了组合遥感数据和机器学习方法的高能力,以映射对于提供潜在地图至关重要的不同地质特征。此外,我们发现高级方法的范围来处理新一代遥感数据,以创建改进的矿物前景图。
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随着深度学习技术的发展,基于卷积神经网络的多光谱图像超分辨率方法最近取得了很大的进展。然而,由于高光谱数据的高维和复谱特性,单个高光谱图像超分辨率仍然是一个具有挑战性的问题,这使得难以同时捕获空间和光谱信息。要处理此问题,我们提出了一种新的反馈精确的本地 - 全球网络(FRLGN),用于超光谱图像的超级分辨率。具体而言,我们开发新的反馈结构和本地全局频谱块,以减轻空间和光谱特征提取的难度。反馈结构可以传输高电平信息以指导低级特征的生成过程,其通过具有有限展开的经常性结构实现。此外,为了有效地使用所传回的高电平信息,构造局部全局频谱块以处理反馈连接。本地 - 全局频谱块利用反馈高级信​​息来校正来自局部光谱频带的低级功能,并在全局光谱频带之间产生强大的高级表示。通过结合反馈结构和局部全局光谱块,FRLGN可以充分利用光谱带之间的空间光谱相关性,并逐渐重建高分辨率高光谱图像。 FRLGN的源代码在https://github.com/tangzhenjie/frlgn上获得。
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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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We propose a deep learning method for single image superresolution (SR). Our method directly learns an end-to-end mapping between the low/high-resolution images. The mapping is represented as a deep convolutional neural network (CNN) [15] that takes the lowresolution image as the input and outputs the high-resolution one. We further show that traditional sparse-coding-based SR methods can also be viewed as a deep convolutional network. But unlike traditional methods that handle each component separately, our method jointly optimizes all layers. Our deep CNN has a lightweight structure, yet demonstrates state-of-the-art restoration quality, and achieves fast speed for practical on-line usage.
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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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高光谱图像(HSI)没有额外辅助图像的超分辨率仍然是由于其高维光谱图案的恒定挑战,其中学习有效的空间和光谱表示是基本问题。最近,隐式的神经表示(INR)正在进行进步,作为新颖且有效的代表,特别是在重建任务中。因此,在这项工作中,我们提出了一种基于INR的新颖的HSI重建模型,其通过将空间坐标映射到其对应的光谱辐射值值的连续函数来表示HSI。特别地,作为INR的特定实现,参数模型的参数是通过使用卷积网络在特征提取的超通知来预测的。它使连续功能以内容感知方式将空间坐标映射到像素值。此外,周期性空间编码与重建过程深度集成,这使得我们的模型能够恢复更高的频率细节。为了验证我们模型的功效,我们在三个HSI数据集(洞穴,NUS和NTIRE2018)上进行实验。实验结果表明,与最先进的方法相比,该建议的模型可以实现竞争重建性能。此外,我们提供了对我们模型各个组件的效果的消融研究。我们希望本文可以服务器作为未来研究的效率参考。
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机器学习(ML)是指根据大量数据预测有意义的输出或对复杂系统进行分类的计算机算法。 ML应用于各个领域,包括自然科学,工程,太空探索甚至游戏开发。本文的重点是在化学和生物海洋学领域使用机器学习。在预测全球固定氮水平,部分二氧化碳压力和其他化学特性时,ML的应用是一种有前途的工具。机器学习还用于生物海洋学领域,可从各种图像(即显微镜,流车和视频记录器),光谱仪和其他信号处理技术中检测浮游形式。此外,ML使用其声学成功地对哺乳动物进行了分类,在特定的环境中检测到濒临灭绝的哺乳动物和鱼类。最重要的是,使用环境数据,ML被证明是预测缺氧条件和有害藻华事件的有效方法,这是对环境监测的重要测量。此外,机器学习被用来为各种物种构建许多对其他研究人员有用的数据库,而创建新算法将帮助海洋研究界更好地理解海洋的化学和生物学。
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城市土地覆盖的时间序列数据在分析城市增长模式方面具有很大的效用,不透水表面和植被的分布变化以及对城市微观气候产生影响。虽然Landsat数据非常适于这种分析,但由于长时间系列的免费图像,传统的每像素硬分类未能产生Landsat数据的全部潜力。本文提出了一种子像素分类方法,其利用Landsat-5 TM和Resorational-1 Liss-IV传感器的时间重叠。我们训练卷积神经网络,预测30米Landsat-5 TM数据的分数陆地覆盖。从2011年的Bengaluru的一个艰难的5.8M Liss-IV图像估计参考陆地覆盖分数。此外,我们从2009年使用Mumbai数据并将其与使用的结果进行了概括和卓越的性能随机森林分类器。对于Bengaluru(2011)和Mumbai(2009)数据,我们的CNN模型的平均绝对百分比误差在30M细胞水平上的内置和植被分数预测的7.2至11.3。与最近的最近的研究不同,在使用数据在空间范围进行有限的空间范围进行验证,我们的模型已经过度培训并验证了两个不同时间段的两个Mega城市的完整空间范围的数据。因此,它可以可靠地从Landsat-5 TM时间序列数据中可靠地产生30M内置和植被分数图,以分析长期城市增长模式。
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Image Super-Resolution (SR) is essential for a wide range of computer vision and image processing tasks. Investigating infrared (IR) image (or thermal images) super-resolution is a continuing concern within the development of deep learning. This survey aims to provide a comprehensive perspective of IR image super-resolution, including its applications, hardware imaging system dilemmas, and taxonomy of image processing methodologies. In addition, the datasets and evaluation metrics in IR image super-resolution tasks are also discussed. Furthermore, the deficiencies in current technologies and possible promising directions for the community to explore are highlighted. To cope with the rapid development in this field, we intend to regularly update the relevant excellent work at \url{https://github.com/yongsongH/Infrared_Image_SR_Survey
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通过优化农业管理实践来维持农场的可持续性有助于建立更适合星球的环境。新兴的卫星任务可以获取多光谱图像,从而捕获有关扫描区域的更详细的光谱信息,因此,在农业应用中的分析过程中,我们可以从细微的光谱特征中受益。我们介绍了一种从10 m Sentinel-2多光谱图像系列中提取2.5 m栽培地图的方法,该图像受益于紧凑型卷积神经网络。实验表明,与U-NET相比,我们的模型不仅通过提供更高质量的分割图来超过经典和深度的机器学习技术,而且还可以大大减少内存足迹(我们的模型的几乎可训练的参数,最多具有31m参数的参数U-nets)。在任务中,这种记忆节俭是关键的,这使我们能够在轨道进入轨道后将模型链接到AI驱动的卫星,因为由于时间限制,不可能发送大型网。
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Cashews are grown by over 3 million smallholders in more than 40 countries worldwide as a principal source of income. As the third largest cashew producer in Africa, Benin has nearly 200,000 smallholder cashew growers contributing 15% of the country's national export earnings. However, a lack of information on where and how cashew trees grow across the country hinders decision-making that could support increased cashew production and poverty alleviation. By leveraging 2.4-m Planet Basemaps and 0.5-m aerial imagery, newly developed deep learning algorithms, and large-scale ground truth datasets, we successfully produced the first national map of cashew in Benin and characterized the expansion of cashew plantations between 2015 and 2021. In particular, we developed a SpatioTemporal Classification with Attention (STCA) model to map the distribution of cashew plantations, which can fully capture texture information from discriminative time steps during a growing season. We further developed a Clustering Augmented Self-supervised Temporal Classification (CASTC) model to distinguish high-density versus low-density cashew plantations by automatic feature extraction and optimized clustering. Results show that the STCA model has an overall accuracy of 80% and the CASTC model achieved an overall accuracy of 77.9%. We found that the cashew area in Benin has doubled from 2015 to 2021 with 60% of new plantation development coming from cropland or fallow land, while encroachment of cashew plantations into protected areas has increased by 70%. Only half of cashew plantations were high-density in 2021, suggesting high potential for intensification. Our study illustrates the power of combining high-resolution remote sensing imagery and state-of-the-art deep learning algorithms to better understand tree crops in the heterogeneous smallholder landscape.
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近年来,使用基于深入学习的架构的状态,在图像超分辨率的任务中有几个进步。先前发布的许多基于超分辨率的技术,需要高端和顶部的图形处理单元(GPU)来执行图像超分辨率。随着深度学习方法的进步越来越大,神经网络已经变得越来越多地计算饥饿。我们返回了一步,并专注于创建实时有效的解决方案。我们提出了一种在其内存足迹方面更快更小的架构。所提出的架构使用深度明智的可分离卷积来提取特征,并且它与其他超分辨率的GAN(生成对抗网络)进行接受,同时保持实时推断和低存储器占用。即使在带宽条件不佳,实时超分辨率也能够流式传输高分辨率介质内容。在维持准确性和延迟之间的有效权衡之间,我们能够生产可比较的性能模型,该性能模型是超分辨率GAN的大小的一个 - 八(1/8),并且计算的速度比超分辨率的GAN快74倍。
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In this paper we use sparse-representation modeling for the single image scale-up problem. The goal is to recover an original image from its blurred and down-scaled noisy version. Since this problem is highly ill-posed, a prior is needed in order to solve it in a robust fashion. The literature offers various ways to address this problem, ranging from simple linear space-invariant interpolation schemes (e.g., bicubic interpolation), to spatially adaptive and non-linear filters of various sorts.In this paper, we embark from a recently-proposed algorithm by Yang et. al. [1,2], and similarly assume a local Sparse-Land model on image patches, thus stabilizing the problem. We introduce several important modifications to the above-mentioned solution, and show that these lead to improved results. These modifications include a major simplification of the overall process both in terms of the computational complexity and the algorithm architecture, using a different training approach for the dictionary-pair, and operating without a training-set by boot-strapping the scale-up task from the given low-resolution image. We demonstrate the results on true images, showing both visual and PSNR improvements.
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