作物疾病显着影响农业生产的数量和质量。在精确农业的目标是最大程度地减少甚至避免使用农药的目的,具有深度学习的天气和遥感数据可以在检测作物疾病中发挥关键作用,从而允许对农作物的局部治疗。但是,将天气和图像等异质数据结合在一起仍然是一个热门话题和具有挑战性的任务。变压器体系结构的最新发展显示了从不同领域(例如文本图像)融合数据的可能性。当前的趋势是仅定制一个变压器来创建多模式融合模型。相反,我们提出了一种使用三个变压器实现数据融合的新方法。在本文中,我们首先通过使用ConvlstM模型来插值来解决缺失的卫星图像问题。然后,提出了一种多模式融合体系结构,该体系结构共同学习处理视觉和天气信息。该体系结构是由三个主要组件,一个视觉变压器和两个变压器编码器构建的,可以融合图像和天气方式。所提出的方法的结果有望达到97 \%的总体准确性。
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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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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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监测种子成熟度是由于气候变化和更加限制的实践而导致农业的越来越多的挑战。在野外监测的种子监测对于优化农业过程并通过高发芽来保证产量质量至关重要。传统方法基于在现场和实验室分析中的采样有限。此外,它们很耗时,仅允许监视作物领域的子段。这导致由于场内异质性而缺乏整体作物状况的准确性。无人机的多光谱图像可以统一扫描田地,并更好地捕获作物成熟度信息。另一方面,深度学习方法在估计农艺参数(尤其是成熟度)方面显示出巨大的潜力。但是,它们需要大型标记的数据集。尽管可以使用大量的航空图像,但用地面真理标记它们是一个乏味的,即使不是不可能的任务。在本文中,我们提出了一种使用多光谱无人机图像来估算欧芹种子成熟度的方法,并采用新的自动数据标记方法。这种方法基于参数和非参数模型,以提供弱标签。我们还考虑了该方法的不同步骤的数据采集协议和性能评估。结果显示出良好的性能,非参数核密度估计器模型可以在用作标记方法时改善神经网络的概括,从而导致更健壮和更好地执行深层神经模型。
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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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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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本文介绍了Dahitra,这是一种具有分层变压器的新型深度学习模型,可在飓风后根据卫星图像对建筑物的损害进行分类。自动化的建筑损害评估为决策和资源分配提供了关键信息,以快速应急响应。卫星图像提供了实时,高覆盖的信息,并提供了向大规模污点后建筑物损失评估提供信息的机会。此外,深入学习方法已证明在对建筑物的损害进行分类方面有希望。在这项工作中,提出了一个基于变压器的新型网络来评估建筑物的损失。该网络利用多个分辨率的层次空间特征,并在将变压器编码器应用于空间特征后捕获特征域的时间差异。当对大规模灾难损坏数据集(XBD)进行测试以构建本地化和损坏分类以及在Levir-CD数据集上进行更改检测任务时,该网络将实现最先进的绩效。此外,我们引入了一个新的高分辨率卫星图像数据集,IDA-BD(与2021年路易斯安那州的2021年飓风IDA有关,以便域名适应以进一步评估该模型的能力,以适用于新损坏的区域。域的适应结果表明,所提出的模型可以适应一个新事件,只有有限的微调。因此,所提出的模型通过更好的性能和域的适应来推进艺术的当前状态。此外,IDA-BD也提供了A高分辨率注释的数据集用于该领域的未来研究。
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西尼罗河病毒(WNV)的发生代表了最常见的蚊子传播的人畜共患病毒感染之一。它的循环通常与适合载体增殖和病毒复制的气候和环境条件有关。最重要的是,已经开发了几种统计模型来塑造和预测WNV循环:尤其是,最近的地球观察数据(EO)数据的巨大可用性,再加上人工智能领域的持续发展,提供了宝贵的机会。在本文中,我们试图通过用卫星图像为深度神经网络(DNN)喂食WNV循环,这些图像已被广泛证明可以具有环境和气候特征。值得注意的是,尽管以前的方法可以独立分析每个地理位置,但我们提出了一种空间感知方法,该方法也考虑了近距离位点的特征。具体而言,我们建立在图形神经网络(GNN)的基础上,以从相邻位置进行聚集特征,并进一步扩展这些模块以考虑多个关系,例如两个地点之间的温度和土壤水分差异以及地理距离。此外,我们将与时间相关的信息直接注入模型中,以考虑病毒传播的季节性。我们设计了一个实验环境,将卫星图像(来自Landsat和Sentinel任务)结合在一起,以及意大利WNV循环的地面真相观察。我们表明,与适当的预训练阶段配对时,我们提出的多种jaCencenciencencencence Graph注意网络(MAGAT)始终导致更高的性能。最后,我们在消融研究中评估MAGAT每个组成部分的重要性。
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在收获前的作物产量的准确预测对于世界各地的作物物流,市场计划和食物分配至关重要。产量预测需要在延长的时间段内监测物候和气候特征,以模拟农作物发育中涉及的复杂关系。绕过世界各种卫星提供的遥感卫星图像是获取数据预测数据的廉价且可靠的方法。目前,收益率预测的领域由深度学习方法主导。尽管使用这些方法达到的精度是有希望的,但所需的数据量和``Black-Box''性质可以限制深度学习方法的应用。可以通过提出一条管道将遥感图像处理为基于特征的表示形式来克服局限性,该图像允许使用极端梯度提升(XGBoost)进行产量预测。与基于深度学习的最先进的收益率预测系统相比,对美国大豆产量预测的比较评估显示出了有希望的预测准确性。特征重要性将近红外光谱视为我们模型中的重要特征。报告的结果暗示了XGBoost进行产量预测的能力,并鼓励将来对XGBoost进行XGBoost的实验,以对世界各地的其他农作物进行产量预测。
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As a special type of transformer, Vision Transformers (ViTs) are used to various computer vision applications (CV), such as image recognition. There are several potential problems with convolutional neural networks (CNNs) that can be solved with ViTs. For image coding tasks like compression, super-resolution, segmentation, and denoising, different variants of the ViTs are used. The purpose of this survey is to present the first application of ViTs in CV. The survey is the first of its kind on ViTs for CVs to the best of our knowledge. In the first step, we classify different CV applications where ViTs are applicable. CV applications include image classification, object detection, image segmentation, image compression, image super-resolution, image denoising, and anomaly detection. Our next step is to review the state-of-the-art in each category and list the available models. Following that, we present a detailed analysis and comparison of each model and list its pros and cons. After that, we present our insights and lessons learned for each category. Moreover, we discuss several open research challenges and future research directions.
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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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近年来,地理空间行业一直在稳定发展。这种增长意味着增加卫星星座,每天都会产生大量的卫星图像和其他遥感数据。有时,这些信息,即使在某些情况下我们指的是公开可用的数据,由于它的大小,它也无法占据。从时间和其他资源的角度来看,借助人工或使用传统的自动化方法来处理如此大量的数据并不总是可行的解决方案。在目前的工作中,我们提出了一种方法,用于创建一个由公开可用的遥感数据组成的多模式和时空数据集,并使用ART机器学习(ML)技术进行可行性进行测试。确切地说,卷积神经网络(CNN)模型的用法能够分离拟议数据集中存在的不同类别的植被。在地理信息系统(GIS)和计算机视觉(CV)的背景下,类似方法的受欢迎程度和成功更普遍地表明,应考虑并进一步分析和开发方法。
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农民常规施用氮气(N)肥料以增加作物产量。目前,农民经常在某些位置或时间点上过度应用N肥料,因为它们没有高分辨率作物N状态数据。 N用效率可以很低,剩下的N损失环境,导致生产成本高,环境污染。准确和及时估计作物中的N状况至关重要,从而提高种植系统的经济和环境可持续性。基于组织分析的常规方法在实验室中估算植物中的N个状态是耗时和破坏性的。遥感和机器学习的最新进展表明了以非破坏性方式解决上述挑战的承诺。我们提出了一种新的深度学习框架:一种基于频道空间关注的视觉变压器(CSVT),用于估计从麦田中从UAV收集的大图像的作物N状态。与现有的作品不同,所提出的CSVT引入了通道注意力块(CAB)和空间交互块(SIB),其允许捕获来自UAV数字空中图像的空间和通道功能的非线性特性,以获得准确的N状态预测在小麦作物。此外,由于获得标记的数据是耗时且昂贵的,因此引入了本地到全局自我监督的学习,以预先培训CSVT,具有广泛的未标记数据。建议的CSVT与最先进的模型进行了比较,在测试和独立数据集上进行测试和验证。该方法实现了高精度(0.96),具有良好的普遍性和对小麦N状况估算的再现性。
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人类活动识别是计算机视觉中的新出现和重要领域,旨在确定个体或个体正在执行的活动。该领域的应用包括从体育中生成重点视频到智能监视和手势识别。大多数活动识别系统依赖于卷积神经网络(CNN)的组合来从数据和复发性神经网络(RNN)中进行特征提取来确定数据的时间依赖性。本文提出并设计了两个用于人类活动识别的变压器神经网络:一个经常性变压器(RET),这是一个专门的神经网络,用于对数据序列进行预测,以及视觉变压器(VIT),一种用于提取显着的变压器的变压器(VIT)图像的特征,以提高活动识别的速度和可扩展性。我们在速度和准确性方面提供了对拟议的变压器神经网络与现代CNN和基于RNN的人类活动识别模型的广泛比较。
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由于独特的驾驶特征,人类驾驶员具有独特的驾驶技术,知识和情感。驾驶员嗜睡一直是一个严重的问题,危害道路安全。因此,必须设计有效的嗜睡检测算法以绕过道路事故。杂项研究工作已经解决了检测异常的人类驾驶员行为的问题,以通过计算机视觉技术检查驾驶员和汽车动力学的正面面孔。尽管如此,常规方法仍无法捕获复杂的驾驶员行为特征。但是,以深度学习体系结构的起源,还进行了大量研究,以分析和识别使用神经网络算法的驾驶员的嗜睡。本文介绍了一个基于视觉变形金刚和Yolov5架构的新颖框架,以实现驾驶员嗜睡的识别。提出了定制的Yolov5预训练的结构,以提取面部提取,目的是提取感兴趣的区域(ROI)。由于以前的体系结构的局限性,本文引入了视觉变压器进行二进制图像分类,该二进制图像分类在公共数据集UTA-RLDD上经过训练和验证。该模型分别达到了96.2 \%和97.4 \%的培训和验证精度。为了进行进一步的评估,在各种光明情况下的39名参与者的自定义数据集上测试了拟议的框架,并获得了95.5 \%的准确性。进行的实验揭示了我们在智能运输系统中实用应用框架的重要潜力。
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使用遥感图像进行建筑检测和变更检测可以帮助城市和救援计划。此外,它们可用于自然灾害后的建筑损害评估。当前,大多数用于建筑物检测的现有模型仅使用一个图像(预拆架图像)来检测建筑物。这是基于这样的想法:由于存在被破坏的建筑物,后沙仪图像降低了模型的性能。在本文中,我们提出了一种称为暹罗形式的暹罗模型,该模型使用前和垃圾后图像作为输入。我们的模型有两个编码器,并具有分层变压器体系结构。两个编码器中每个阶段的输出都以特征融合的方式给予特征融合,以从disasaster图像生成查询,并且(键,值)是从disasaster图像中生成的。为此,在特征融合中也考虑了时间特征。在特征融合中使用颞变压器的另一个优点是,与CNN相比,它们可以更好地维持由变压器编码器产生的大型接受场。最后,在每个阶段,将颞变压器的输出输入简单的MLP解码器。在XBD和WHU数据集上评估了暹罗形式模型,用于构建检测以及Levir-CD和CDD数据集,以进行更改检测,并可以胜过最新的。
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我们开发了一个基于深度学习的卷积回归模型,该模型估计了土壤顶部〜5 cm中的体积土壤水分含量。输入预测因子包括Sentinel-1(活动雷达),Sentinel-2(光学图像)和SMAP(被动雷达),以及来自GLDAS的土壤格林和建模土壤水分领域的地球物理变量。该模型在2015年至2021年期间对全球约1300个原位传感器的数据进行了训练和评估,并获得了0.727的平均每传感器相关性为0.727,UBRMSE为0.054,可用于在名义上生产土壤水分图。320m分辨率。这些结果是针对不同位置的其他13个土壤水分厂进行基准测试的,并使用消融研究来识别重要的预测因子。
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产量估计是葡萄园管理中的强大工具,因为它允许种植者微调实践以优化产量和质量。但是,目前使用手动抽样进行估计,这是耗时和不精确的。这项研究表明,近端成像的应用与深度学习相结合,以进行葡萄园中的产量估计。使用车辆安装的传感套件进行连续数据收集,并使用商业收益率监控器在收获时结合了地面真实收益数据的收集,可以生成一个23,581个收益点和107,933张图像的大数据集。此外,这项研究是在机械管理的商业葡萄园中进行的,代表了一个充满挑战的图像分析环境,但在加利福尼亚中央山谷中的一组常见条件。测试了三个模型架构:对象检测,CNN回归和变压器模型。对象检测模型在手工标记的图像上进行了训练以定位葡萄束,并将束数量或像素区域求和以与葡萄产量相关。相反,回归模型端到端训练,以预测图像数据中的葡萄产量,而无需手动标记。结果表明,在代表性的保留数据集上,具有相当的绝对百分比误差为18%和18.5%的变压器和具有像素区域处理的对象检测模型。使用显着映射来证明CNN模型的注意力位于葡萄束的预测位置附近以及葡萄树冠的顶部。总体而言,该研究表明,近端成像和深度学习对于大规模预测葡萄群的适用性。此外,端到端建模方法能够与对象检测方法相当地执行,同时消除了手工标记的需求。
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现代设备(例如智能手机,卫星和医疗设备)中的摄像机能够捕获非常高分辨率的图像和视频。这种高分辨率数据通常需要通过深度学习模型来处理癌症检测,自动化道路导航,天气预测,监视,优化农业过程和许多其他应用。使用高分辨率的图像和视频作为深度学习模型的直接输入,由于其参数数量大,计算成本,推理延迟和GPU内存消耗而造成了许多挑战。简单的方法(例如将图像调整为较低的分辨率大小)在文献中很常见,但是它们通常会显着降低准确性。文献中的几项作品提出了更好的替代方案,以应对高分辨率数据的挑战并提高准确性和速度,同时遵守硬件限制和时间限制。这项调查描述了这种高效的高分辨率深度学习方法,总结了高分辨率深度学习的现实应用程序,并提供了有关可用高分辨率数据集的全面信息。
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准确的车辆类型分类在智能运输系统中起重要作用。对于统治者而言,重要的是要了解道路状况,通常为交通灯控制系统的贡献,以相应地响应以减轻交通拥堵。新技术和全面数据源,例如航空照片和遥感数据,提供了更丰富,高维的信息。同样,由于深度神经网络技术的快速发展,基于图像的车辆分类方法可以在处理数据时更好地提取基本的客观特征。最近,已经提出了几种深度学习模型来解决该问题。但是,基于纯卷积的传统方法对全球信息提取有限制,而复杂的环境(例如恶劣的天气)严重限制了识别能力。为了在复杂环境下提高车辆类型的分类能力,本研究提出了一种新型连接的卷积变压器在变压器神经网络(密度TNT)框架中,通过堆叠密集连接的卷积网络(Densenet)和变压器(TNT)(TNT)(TNT)(TNT )层。部署了三个区域的数据和四个不同的天气条件以评估识别能力。实验发现,即使在严重的雾气天气条件下,我们提出的车辆分类模型的识别能力也很少。
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