高分辨率卫星图像中的对象检测是在许多环境和社会经济监测应用中的地面调查数据收集中的可扩展替代品。然而，由于购买图像和计算的高成本，对大型地理位置的对象检测仍然可能会昂贵。灵感来自传统调查数据收集策略，我们提出了一种通过抽样估计对象计数统计数据的方法。鉴于成本预算，我们的方法通过从学习的提案分布中抽样选择少量代表性区域。使用重要性采样，我们能够在处理仅与详尽的方法相比仅在图像的一小部分图像后准确估计对象计数。我们凭经验表明，拟议的框架在估计美国和非洲的建筑物数量，肯尼亚的汽车数量，在孟加拉国的砖窑和美国的游泳池中达到了强大的表现，同时需要少于0.01％的卫星图像彻底的方法。
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Fine-grained population maps are needed in several domains, like urban planning, environmental monitoring, public health, and humanitarian operations. Unfortunately, in many countries only aggregate census counts over large spatial units are collected, moreover, these are not always up-to-date. We present POMELO, a deep learning model that employs coarse census counts and open geodata to estimate fine-grained population maps with 100m ground sampling distance. Moreover, the model can also estimate population numbers when no census counts at all are available, by generalizing across countries. In a series of experiments for several countries in sub-Saharan Africa, the maps produced with POMELOare in good agreement with the most detailed available reference counts: disaggregation of coarse census counts reaches R2 values of 85-89%; unconstrained prediction in the absence of any counts reaches 48-69%.
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用于卫星图像分析的计算机视觉算法的创新可以使我们能够在行星层面探索全球挑战，例如城市化和土地利用变化。但是，当试图复制将这些分析推向新领域的模型时，尤其是在发展中国家的模型时，域转移问题是一个普遍的情况。如果模型是通过一个位置的图像和标签训练的，则通常不会很好地概括到图像和数据分布不同的新位置。在这项工作中，我们考虑了我们有一个大型卫星图像场景的设置，我们希望在该场景上解决一个应用问题 - 构建足迹细分。在这里，我们不一定需要担心创建一个概括过我们场景边界的模型，而是可以训练本地模型。我们表明，使用非常高分辨率（0.5m/px）卫星图像解决建筑细分问题需要的标签很少。我们只有527个稀疏多边形注释（相当于1500 x 1500名被标记的像素）训练的最佳型号，召回了0.87的持有足迹，R2的r2为0.93视窗。我们将模型应用于约旦安曼（Amman）的高分辨率图像中，在一项有关城市变化检测的案例研究中。
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小型太阳能光伏（PV）阵列中电网的有效集成计划需要访问高质量的数据：单个太阳能PV阵列的位置和功率容量。不幸的是，不存在小型太阳能光伏的国家数据库。那些确实有限的空间分辨率，通常汇总到州或国家一级。尽管已经发布了几种有希望的太阳能光伏检测方法，但根据研究，研究这些模型的性能通常是高度异质的。这些方法对能源评估的实际应用的比较变得具有挑战性，可能意味着报告的绩效评估过于乐观。异质性有多种形式，我们在这项工作中探讨了每种形式：空间聚集的水平，地面真理的验证，培训和验证数据集的不一致以及培训的位置和传感器的多样性程度和验证数据始发。对于每个人，我们都会讨论文献中的新兴实践，以解决它们或暗示未来研究的方向。作为调查的一部分，我们评估了两个大区域的太阳PV识别性能。我们的发现表明，由于验证过程中的共同局限性，从卫星图像对太阳PV自动识别的传统绩效评估可能是乐观的。这项工作的收获旨在为能源研究人员和专业人员提供自动太阳能光伏评估技术的大规模实用应用。
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对联合国可持续发展目标的进展（SDGS）因关键环境和社会经济指标缺乏数据而受到阻碍，其中历史上有稀疏时间和空间覆盖率的地面调查。机器学习的最新进展使得可以利用丰富，频繁更新和全球可用的数据，例如卫星或社交媒体，以向SDGS提供洞察力。尽管有希望的早期结果，但到目前为止使用此类SDG测量数据的方法在很大程度上在不同的数据集或使用不一致的评估指标上进行了评估，使得难以理解的性能是改善，并且额外研究将是最丰富的。此外，处理卫星和地面调查数据需要域知识，其中许多机器学习群落缺乏。在本文中，我们介绍了3个SDG的3个基准任务的集合，包括与经济发展，农业，健康，教育，水和卫生，气候行动和陆地生命相关的任务。 15个任务中的11个数据集首次公开发布。我们为Acceptandbench的目标是（1）降低机器学习界的进入的障碍，以促进衡量和实现SDGS; （2）提供标准基准，用于评估各种SDG的任务的机器学习模型; （3）鼓励开发新颖的机器学习方法，改进的模型性能促进了对SDG的进展。
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作物现场边界有助于映射作物类型，预测产量，并向农民提供现场级分析。近年来，已经看到深深学习的成功应用于划定工业农业系统中的现场边界，但由于（1）需要高分辨率卫星图像的小型字段来解除界限和（2）缺乏（2）缺乏用于模型培训和验证的地面标签。在这项工作中，我们结合了转移学习和弱监督来克服这些挑战，我们展示了在印度的成功方法，我们有效地产生了10,000个新的场地标签。我们最好的型号使用1.5亿分辨率的空中客车现货图像作为投入，预先列进法国界限的最先进的神经网络，以及印度标签上的微调，以实现0.86的联盟（iou）中位数交叉口在印度。如果使用4.8M分辨率的行星扫描图像，最好的模型可以实现0.72的中位数。实验还表明，法国的预训练减少了所需的印度现场标签的数量，以便在数据集较小时尽可能多地实现给定的性能水平。这些发现表明我们的方法是划定当前缺乏现场边界数据集的世界区域中的裁剪领域的可扩展方法。我们公开发布了10,000个标签和描绘模型，以方便社区创建现场边界地图和新方法。
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集中的动物饲养业务（CAFOS）对空气，水和公共卫生构成严重风险，但已被证明挑战规范。美国政府问责办公室注意到基本挑战是缺乏关于咖啡馆的全面的位置信息。我们使用美国农业部的国家农产病程（Naip）1M / Pixel Acial Imagerery来检测美国大陆的家禽咖啡馆。我们培养卷积神经网络（CNN）模型来识别单个家禽谷仓，并将最佳表现模型应用于超过42 TB的图像，以创建家禽咖啡座的第一个国家开源数据集。我们验证了来自加利福尼亚州的10个手标县的家禽咖啡馆设施的模型预测，并证明这种方法具有填补环境监测中差距的显着潜力。
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Obtaining a dynamic population distribution is key to many decision-making processes such as urban planning, disaster management and most importantly helping the government to better allocate socio-technical supply. For the aspiration of these objectives, good population data is essential. The traditional method of collecting population data through the census is expensive and tedious. In recent years, statistical and machine learning methods have been developed to estimate population distribution. Most of the methods use data sets that are either developed on a small scale or not publicly available yet. Thus, the development and evaluation of new methods become challenging. We fill this gap by providing a comprehensive data set for population estimation in 98 European cities. The data set comprises a digital elevation model, local climate zone, land use proportions, nighttime lights in combination with multi-spectral Sentinel-2 imagery, and data from the Open Street Map initiative. We anticipate that it would be a valuable addition to the research community for the development of sophisticated approaches in the field of population estimation.
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我们介绍了一种新颖的深度学习方法，用于使用高分辨率的多光谱空中图像在城市环境中检测单个树木。我们使用卷积神经网络来回归一个置信图，指示单个树的位置，该位置是使用峰查找算法本地化的。我们的方法通过检测公共和私人空间中的树木来提供完整的空间覆盖范围，并可以扩展到很大的区域。在我们的研究区域，跨越南加州的五个城市，我们的F评分为0.735，RMSE为2.157 m。我们使用我们的方法在加利福尼亚城市森林中生产所有树木的地图，这表明我们有可能在前所未有的尺度上支持未来的城市林业研究。
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2D和3D建筑图提供了宝贵的信息，以了解人类活动及其对地球及其环境的影响。尽管为提高建筑地图的质量而做出了巨大努力，但自动化方法产生的当前大规模建筑地图仍存在许多错误和不确定性，并且通常仅限于提供2D建筑信息。这项研究提出了一种开源无监督的2D和3D建筑物提取算法，并带有适用于大型建筑物映射的机载LIDAR数据。我们的算法以完全无监督的方式运行，不需要任何培训标签或培训程序。我们的算法由形态过滤和基于平面的过滤组成。因此，计算是有效的，结果易于预测，这可以大大减少所得建筑图中的不确定性。丹佛和纽约市的大规模数据集（> 550 $ km^2 $）的定量和定性评估表明，我们的算法比通过基于深度学习的方法生成的Microsoft Building Footprints可以产生更准确的建筑图。在不同条件下进行的广泛评估证实，我们的算法是可扩展的，可以通过适当的参数选择进一步改进。我们还详细介绍了参数和潜在错误来源的影响，以帮助我们算法的潜在用户。我们的基于激光雷达的算法具有优势，即生成2D和3D构建图在计算上有效，而它产生了准确且可解释的结果。我们提出的算法为带有机载激光雷达数据的全球尺度2D和3D建筑物映射提供了巨大的潜力。
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可再生能源的快速开发，尤其是太阳能光伏（PV），对于缓解气候变化至关重要。结果，印度设定了雄心勃勃的目标，可以在2030年之前安装500吉瓦的太阳能容量。鉴于预计大量的足迹可以满足可再生能源能源目标，因此对环境价值的土地利用冲突的潜力很高。为了加快太阳能的发展，土地使用计划者将需要访问PV基础设施的最新，准确的地理空间信息。在这项工作中，我们开发了一种露骨的机器学习模型，以使用自由使用的卫星图像绘制印度的公用事业规模的太阳能项目，平均准确性为92％。我们的模型预测得到了人类专家的验证，以获取1363个太阳能光伏农场的数据集。使用此数据集，我们测量了整个印度的太阳足迹，并量化了与PV基础设施发展相关的土地盖修改程度。我们的分析表明，印度超过74％的太阳能发展是建立在具有自然生态系统保护或农业价值的陆生类型上的。
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高分辨率卫星图像已证明是可用于广泛的任务，包括衡量全球人口，当地经济生计和生物多样性，其中许多其他任务。不幸的是，高分辨率图像既不经常收集，购买昂贵，难以高效，有效地缩放这些下游任务在两次和空间。我们提出了一种新的条件像素综合模型，它使用丰富，低成本，低分辨率的图像，在位置和时间内产生准确的高分辨率图像。我们表明，我们的模型在钥匙下游任务 - 对象计数上达到了照片 - 现实的样本质量和竞争基线的竞争基线 - 特别是在地面上的条件正在快速变化的地理位置中。
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有效的决策需要了解预测中固有的不确定性。在回归中，这种不确定性可以通过各种方法估算;然而，许多这些方法对调谐进行费力，产生过度自确性的不确定性间隔，或缺乏敏锐度（给予不精确的间隔）。我们通过提出一种通过定义具有两个不同损失功能的神经网络来捕获回归中的预测分布的新方法来解决这些挑战。具体地，一个网络近似于累积分布函数，第二网络近似于其逆。我们将此方法称为合作网络（CN）。理论分析表明，优化的固定点处于理想化的解决方案，并且该方法是渐近的与地面真理分布一致。凭经验，学习是简单且强大的。我们基准CN对两个合成和六个现实世界数据集的几种常见方法，包括预测来自电子健康记录的糖尿病患者的A1C值，其中不确定是至关重要的。在合成数据中，所提出的方法与基本上匹配地面真理。在真实世界数据集中，CN提高了许多性能度量的结果，包括对数似然估计，平均误差，覆盖估计和预测间隔宽度。
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本文介绍了Omnicity，这是一种从多层次和多视图图像中了解无所不能的城市理解的新数据集。更确切地说，Omnicity包含多视图的卫星图像以及街道级全景图和单视图图像，构成了超过100k像素的注释图像，这些图像是从纽约市的25k Geo-Locations中良好的一致性和收集的。为了减轻大量像素的注释努力，我们提出了一个有效的街景图像注释管道，该管道利用了卫星视图的现有标签地图以及不同观点之间的转换关系（卫星，Panorama和Mono-View）。有了新的Omnicity数据集，我们为各种任务提供基准，包括构建足迹提取，高度估计以及构建平面/实例/细粒细分。我们还分析了视图对每个任务的影响，不同模型的性能，现有方法的局限性等。与现有的多层次和多视图基准相比，我们的Omnicity包含更多具有更丰富注释类型和更丰富的图像更多的视图，提供了从最先进的模型获得的更多基线结果，并为街道级全景图像中的细粒度建筑实例细分介绍了一项新颖的任务。此外，Omnicity为现有任务提供了新的问题设置，例如跨视图匹配，合成，分割，检测等，并促进开发新方法，以了解大规模的城市理解，重建和仿真。 Omnicity数据集以及基准将在https://city-super.github.io/omnicity上找到。
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我们介绍了一种新颖的机器学习方法来利用历史和当代地图来系统地预测经济统计数据。遥感数据已被用作当地经济活动的可靠代理。然而，它们近年来只有可用，因此限制了他们对长期分析的适用性。另一方面，历史地图几十年。我们的简单算法根据其颜色组成从地图中提取有意义的功能。我们的方法的网格级人口预测优于使用原始地图图像来实现传统的基于CNN的预测。它还预测人口比使用夜间光卫星图像或土地覆盖分类的其他方法更好，作为预测的输入。
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全世界不可持续的捕鱼实践对海洋资源和生态系统构成了重大威胁。识别逃避监测系统的船只（称为“深色船只”）是管理和保护海洋环境健康的关键。随着基于卫星的合成孔径雷达（SAR）成像和现代机器学习（ML）的兴起，现在可以在全天候条件下白天或黑夜自动检测到黑暗的容器。但是，SAR图像需要特定于域的治疗，并且ML社区无法广泛使用。此外，对象（船只）是小而稀疏的，具有挑战性的传统计算机视觉方法。我们提出了用于训练ML模型的最大标记数据集，以检测和表征SAR的血管。 XView3-SAR由Sentinel-1任务中的近1,000张分析SAR图像组成，平均每个29,400 x-24,400像素。使用自动化和手动分析的组合对图像进行注释。每个SAR图像都伴随着共置的测深和风状射手。我们概述了XView3计算机视觉挑战的结果，这是一项国际竞争，使用XView3-SAR进行大规模的船舶检测和表征。我们发布数据（https://iuu.xview.us/）和代码（https://github.com/diux-xview），以支持该重要应用程序的ML方法的持续开发和评估。
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使用计算机视觉对间接费用的分析是一个问题，在学术文献中受到了很大的关注。在这个领域运行的大多数技术都非常专业，需要大型数据集的昂贵手动注释。这些问题通过开发更通用的框架来解决这些问题，并结合了表示学习的进步，该框架可以更灵活地分析具有有限标记数据的新图像类别。首先，根据动量对比机制创建了未标记的空中图像数据集的强大表示。随后，通过构建5个标记图像的准确分类器来专门用于不同的任务。从6000万个未标记的图像中，成功的低水平检测城市基础设施进化，体现了我们推进定量城市研究的巨大潜力。
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通过卫星图像和机器学习对行星进行大规模分析是一个梦想，这一梦想不断受到难以获取高度代表性的高分辨率图像的成本的阻碍。为了纠正此问题，我们在这里介绍WorldStrat数据集。 The largest and most varied such publicly available dataset, at Airbus SPOT 6/7 satellites' high resolution of up to 1.5 m/pixel, empowered by European Space Agency's Phi-Lab as part of the ESA-funded QueryPlanet project, we curate nearly 10,000独特位置的SQKM，以确保全世界所有类型的土地用途分层：从农业到冰盖，从森林到多种城市化密度。我们还丰富了通常在ML数据集中代表不足的地点的人：人道主义兴趣的地点，非法采矿地点以及有风险的人的定居点。我们以10 m/pixel的可自由访问的下分辨率Sentinel-2卫星的多个低分辨率图像为暂时匹配每个高分辨率图像。我们伴随着该数据集的开源Python软件包，以：重建或扩展WorldStrat数据集，训练和推断基线算法，并使用丰富的教程学习，所有这些都与流行的EO-Learn Toolbox兼容。我们特此希望能够促进ML在卫星图像中的广泛应用，并可能从免费的公共低分辨率Sentinel2图像中发展出昂贵的私人高分辨率图像所允许的相同的分析能力。我们通过训练并发布了有关多帧超分辨率任务的几个高度计算效率的基线来说明这一特定点。高分辨率空中图像是CC BY-NC，而标签和Sentinel2图像为CC，而BSD下的源代码和预训练模型。该数据集可从https://zenodo.org/record/6810792获得，并在https://github.com/worldstrat/worldstrat上获得。
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地理定位的概念是指确定地球上的某些“实体”的位置的过程，通常使用全球定位系统（GPS）坐标。感兴趣的实体可以是图像，图像序列，视频，卫星图像，甚至图像中可见的物体。由于GPS标记媒体的大规模数据集由于智能手机和互联网而迅速变得可用，而深入学习已经上升以提高机器学习模型的性能能力，因此由于其显着影响而出现了视觉和对象地理定位的领域广泛的应用，如增强现实，机器人，自驾驶车辆，道路维护和3D重建。本文提供了对涉及图像的地理定位的全面调查，其涉及从捕获图像（图像地理定位）或图像内的地理定位对象（对象地理定位）的地理定位的综合调查。我们将提供深入的研究，包括流行算法的摘要，对所提出的数据集的描述以及性能结果的分析来说明每个字段的当前状态。
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在我们与正在使用当今汽车系统的领域专家合作的经验中，我们遇到的一个常见问题是我们所说的“不切实际的期望” - 当用户通过嘈杂的数据获取过程面临非常具有挑战性的任务时，同时被期望实现机器学习（ML）的精度非常高。其中许多是从一开始就失败的。在传统的软件工程中，通过可行性研究解决了此问题，这是开发任何软件系统之前必不可少的一步。在本文中，我们介绍了Snoopy，目的是支持数据科学家和机器学习工程师在构建ML应用之前进行系统和理论上建立的可行性研究。我们通过估计基本任务的不可还原错误（也称为贝叶斯错误率（BER））来解决此问题，这源于用于训练或评估ML模型工件的数据集中的数据质量问题。我们设计了一个实用的贝叶斯误差估计器，该估计值与计算机视觉和自然语言处理中的6个数据集（具有不同级别的其他实际和合成噪声）上的基线可行性研究候选者进行了比较。此外，通过将我们的系统可行性研究和其他信号包括在迭代标签清洁过程中，我们在端到端实验中证明了用户如何能够节省大量的标签时间和货币努力。
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