本文提出了一个最先进的框架,时间是封闭式卷积神经网络(TGCNN),该框架利用时间信息和门控机制来解决农作物分类问题。此外,构建了几个植被指数以扩大输入数据的维度以利用光谱信息。TGCNN中都考虑了空间(频道)和时间(逐步)相关性。具体而言,我们的初步分析表明,在此数据集中,逐步信息更为重要。最后,门控机制有助于捕获高阶关系。我们的TGCNN解决方案分别达到$ 0.973 $ F1分数,$ 0.977 $ AUC ROC和$ 0.948 $ iou。此外,它在不同的本地任务(肯尼亚,巴西和多哥)中的其他三个基准优于其他三个基准。总体而言,我们的实验表明TGCNN在这个地球观察时间序列分类任务中是有利的。
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This paper presents a solution to the Weather4cast 2022 Challenge Stage 2. The goal of the challenge is to forecast future high-resolution rainfall events obtained from ground radar using low-resolution multiband satellite images. We suggest a solution that performs data preprocessing appropriate to the challenge and then predicts rainfall movies using a novel RainUNet. RainUNet is a hierarchical U-shaped network with temporal-wise separable block (TS block) using a decoupled large kernel 3D convolution to improve the prediction performance. Various evaluation metrics show that our solution is effective compared to the baseline method. The source codes are available at https://github.com/jinyxp/Weather4cast-2022
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Wind power forecasting helps with the planning for the power systems by contributing to having a higher level of certainty in decision-making. Due to the randomness inherent to meteorological events (e.g., wind speeds), making highly accurate long-term predictions for wind power can be extremely difficult. One approach to remedy this challenge is to utilize weather information from multiple points across a geographical grid to obtain a holistic view of the wind patterns, along with temporal information from the previous power outputs of the wind farms. Our proposed CNN-RNN architecture combines convolutional neural networks (CNNs) and recurrent neural networks (RNNs) to extract spatial and temporal information from multi-dimensional input data to make day-ahead predictions. In this regard, our method incorporates an ultra-wide learning view, combining data from multiple numerical weather prediction models, wind farms, and geographical locations. Additionally, we experiment with global forecasting approaches to understand the impact of training the same model over the datasets obtained from multiple different wind farms, and we employ a method where spatial information extracted from convolutional layers is passed to a tree ensemble (e.g., Light Gradient Boosting Machine (LGBM)) instead of fully connected layers. The results show that our proposed CNN-RNN architecture outperforms other models such as LGBM, Extra Tree regressor and linear regression when trained globally, but fails to replicate such performance when trained individually on each farm. We also observe that passing the spatial information from CNN to LGBM improves its performance, providing further evidence of CNN's spatial feature extraction capabilities.
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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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有效的早期检测马铃薯晚枯萎病(PLB)是马铃薯栽培的必要方面。然而,由于缺乏在冠层水平上缺乏视觉线索,在具有传统成像方法的领域的早期阶段来检测晚期枯萎是一项挑战。高光谱成像可以,捕获来自宽范围波长的光谱信号也在视觉波长之外。在这种情况下,通过将2D卷积神经网络(2D-CNN)和3D-CNN与深度合作的网络(PLB-2D-3D-A)组合来提出高光谱图像的深度学习分类架构。首先,2D-CNN和3D-CNN用于提取丰富的光谱空间特征,然后使用注意力块和SE-RESET用于强调特征图中的突出特征,并提高模型的泛化能力。数据集采用15,360张图像(64x64x204)构建,从在实验领域捕获的240个原始图像裁剪,具有超过20种马铃薯基因型。 2000年图像的测试数据集中的精度在全带中达到0.739,特定带中的0.790(492nm,519nm,560nm,592nm,717nm和765nm)。本研究表明,具有深入学习和近端高光谱成像的早期检测PLB的令人鼓舞的结果。
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Time Series Classification (TSC) is an important and challenging problem in data mining. With the increase of time series data availability, hundreds of TSC algorithms have been proposed. Among these methods, only a few have considered Deep Neural Networks (DNNs) to perform this task. This is surprising as deep learning has seen very successful applications in the last years. DNNs have indeed revolutionized the field of computer vision especially with the advent of novel deeper architectures such as Residual and Convolutional Neural Networks. Apart from images, sequential data such as text and audio can also be processed with DNNs to reach state-of-the-art performance for document classification and speech recognition. In this article, we study the current state-ofthe-art performance of deep learning algorithms for TSC by presenting an empirical study of the most recent DNN architectures for TSC. We give an overview of the most successful deep learning applications in various time series domains under a unified taxonomy of DNNs for TSC. We also provide an open source deep learning framework to the TSC community where we implemented each of the compared approaches and evaluated them on a univariate TSC benchmark (the UCR/UEA archive) and 12 multivariate time series datasets. By training 8,730 deep learning models on 97 time series datasets, we propose the most exhaustive study of DNNs for TSC to date.
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作物产量预测是基于领域的多源周期性观察可以自动化的精密农业任务之一。我们使用培训的卷积神经网络(CNN)在与结合雷达卫星图像和地面信息的数据上培训的卷积神经网络(CNN)来解决产量预测问题。我们介绍了一个名为Hyper3DNETREG的CNN架构,其采用多通道输入图像并输出二维栅格,其中每个像素表示相应的输入像素的预测产量值。我们利用从Sentinel-1卫星获取的雷达数据,而在地面数据对应于一组六个光栅特征:施加的氮速率,降水,坡度,高度,地形位置指数(TPI)和方面。我们使用在冬小麦生长季节(3月)早期收集的数据来预测收获季节(8月)期间的产量值。我们在冬小麦的四个领域提出了实验,并表明我们的提出方法产生了比五个比较方法更好的结果,包括多个线性回归,使用Adaboost,堆叠的AutoEncoder和另外两个CNN架构的前馈网络的集合。
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这里介绍了人工智能研究所(IARAI)组织的2022年Landslide4sense(L4S)竞赛的科学结果。竞争的目的是根据全球收集的卫星图像的大规模多个来源自动检测滑坡。 2022 L4S旨在促进有关使用卫星图像的语义分割任务的深度学习模型(DL)模型最新发展的跨学科研究。在过去的几年中,由于卷积神经网络(CNN)的发展,基于DL的模型已经达到了对图像解释的期望。本文的主要目的是介绍本次比赛中介绍的细节和表现最佳的算法。获胜的解决方案详细介绍了Swin Transformer,Segformer和U-NET等最先进的模型。还考虑了先进的机器学习技术和诸如硬采矿,自我培训和混合数据增强之类的策略。此外,我们描述了L4S基准数据集,以促进进一步的比较,并在线报告准确性评估的结果。可以在\ textIt {未来开发排行榜上访问数据,以供将来评估,\ url {https://www.iarai.ac.ac.at/landslide4sense/challenge/},并邀请研究人员提交更多预测结果,评估准确性在他们的方法中,将它们与其他用户的方法进行比较,理想情况下,改善了本文报告的滑坡检测结果。
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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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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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学习复杂的时间序列预测模型通常需要大量数据,因为每个任务/数据集都会从头开始训练每个模型。利用类似数据集利用学习经验是一种公认​​的技术,用于分类问题,称为几个射击分类。但是,现有方法不能应用于预测时间序列,因为i)多元时间序列数据集具有不同的渠道,ii)预测与分类主要不同。在本文中,我们首次使用异质通道对时间序列的几个预测进行正式的问题。扩展了有关矢量数据中异质属性的最新工作,我们开发了一个由置换不变的深set块组成的模型,该模型结合了时间嵌入。我们组装了40个多元时间序列数据集的第一个元数据集,并通过实验显示我们的模型提供了一个良好的概括,优于从更简单的场景中延续的基线,这些基线要么无法跨任务学习或错过时间信息。
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自我监督学习的快速发展降低了从大量未标记的数据中的条形学习特征表示形式,并触发了一系列有关遥感图像的变更检测的研究。从自然图像分类到遥感图像的自我监督学习的挑战是从两个任务之间的差异引起的。对于像素级的精确更改检测,学习的补丁级特征表示不满意。在本文中,我们提出了一种新颖的像素级自我观察的高光谱空间传播理解网络(HyperNet),以完成像素的特征表示,以有效地进行高光谱变化检测。具体而言,不是斑块,而是整个图像被馈入网络,并且通过像素比较多个颞空间光谱特征。提出了一个强大的空间光谱注意模块,而不是处理二维成像空间和光谱响应维度,而是提出了一个强大的空间光谱注意模块,以探索分别分别的多个颞高光谱图像(HSIS)的空间相关性和判别光谱特征。仅创建并被迫对齐双期HSI的同一位置的正样品,旨在学习光谱差异不变的特征。此外,提出了一种新的相似性损失函数,以解决不平衡的简单和硬阳性样品比较的问题,其中这些硬样品的重量被扩大并突出显示以促进网络训练。已经采用了六个高光谱数据集来测试拟议的HyperNET的有效性和概括。广泛的实验表明,在下游高光谱变化检测任务上,HyperNET优于最先进的算法。
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与RGB图像相比,高光谱图像包含更多数量的通道,因此包含有关图像中实体的更多信息。卷积神经网络(CNN)和多层感知器(MLP)已被证明是一种有效的图像分类方法。但是,他们遭受了长期培训时间和大量标记数据的要求,以达到预期的结果。在处理高光谱图像时,这些问题变得更加复杂。为了减少训练时间并减少对大型标记数据集的依赖性,我们建议使用转移学习方法。使用PCA将高光谱数据集预处理到较低的维度,然后将深度学习模型应用于分类。然后,转移学习模型使用该模型学到的功能来解决看不见的数据集上的新分类问题。进行了CNN和多个MLP体系结构模型的详细比较,以确定最适合目标的最佳体系结构。结果表明,层的缩放并不总是会导致准确性的提高,但通常会导致过度拟合,并增加训练时间。通过应用转移学习方法而不仅仅是解决问题,训练时间更大程度地减少了。通过直接在大型数据集上训练新模型,而不会影响准确性。
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准确,详细且及时的作物类型映射对于机构来说是一个非常有价值的信息,以便根据公民的需求制定更准确的政策。在过去的十年中,可用数据的数量急剧增加,无论是来自遥感(使用哥白尼前哨2数据)还是直接来自农民(多年来提供现场作物信息以及有关作物轮作的信息)。然而,大多数研究仅限于使用一种模态(遥感数据或作物旋转),并且切勿将地球观测数据与诸如农作物旋转之类的领域知识融合在一起。此外,当他们使用地球观测数据时,它们主要将其限制为一年的数据,而没有考虑到过去几年。在这种情况下,我们建议通过使用层次深度学习算法来解决土地使用和作物类型分类任务,以诸如语言模型(例如语言模型),诸如语音信号之类的卫星信号并将作物分布作为语言模型进行建模并将其他上下文向量。与具有显着性能的经典方法相比,我们获得了非常有希望的结果,在28级设置(.948)中的精度增加了5.1点,而Micro-F1则在10级设置(.887)中提高了9.6分(.887)。专家选择的一系列利益。我们最终提出了一种数据启发技术,以使该模型能够在季节结束前对农作物进行分类,该技术在多模式的环境中效果很好。
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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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大规模的农作物类型分类是遥感工作的核心,具有经济和生态重要性的应用。当前的最新深度学习方法基于自我注意事项,并使用卫星图像时间序列(SITS)根据其独特的生长模式来区分作物类型。但是,现有方法概括地概括了训练期间未见的区域,这主要是因为由于气候变化而导致生长季节的时间变化不健全。为此,我们建议针对基于注意的农作物分类器的热位置编码(TPE)。与以前的位置编码基于日历时间(例如年度)不同,TPE是基于热时间,这是通过在整个生长季节积累每日平均温度来获得的。由于农作物的生长与热时间直接相关,但与日历时间无关,因此TPE解决了不同区域之间的时间变化以改善概括。我们提出了多种TPE策略,包括可学习的方法,以进一步改善与常见的固定位置编码相比。我们证明了我们在四个不同欧洲地区的农作物分类任务上的方法,在那里我们获得了最新的概括结果。
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超光谱图像是从卫星中捕获的图像,从卫星中捕获了特定区域的空间和光谱信息。与RGB图像相比,一个超光谱图像包含更多数量的通道,因此包含有关图像中实体的更多信息。它使它们非常适合在快照中分类对象。在过去的几年中,随着深度学习,超光谱图像识别的效率显着提高。卷积神经网络(CNN)和多层感知器(MLP)已证明是对图像进行分类的绝佳过程。但是,他们遭受了长期培训时间和大量标记数据的要求,以达到预期的结果。在处理超光谱图像时,这些问题变得更加复杂。为了减少训练时间并减少对大型标记数据集的依赖,我们建议使用转移学习方法。然后,转移学习模型使用CNN和MLP模型所学的功能来解决未见的新分类问题数据集。进行了CNN和多个MLP体系结构模型的详细比较,以确定最适合目标的最佳体系结构。结果表明,层的缩放并不总是会导致准确性的提高,但通常会导致过度拟合,也会增加训练时间。通过应用转移学习方法而不仅仅是接近,训练时间更大程度地减少了。通过直接训练大型数据集的新模型,而不会影响准确性,该问题。
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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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Time series anomaly detection has applications in a wide range of research fields and applications, including manufacturing and healthcare. The presence of anomalies can indicate novel or unexpected events, such as production faults, system defects, or heart fluttering, and is therefore of particular interest. The large size and complex patterns of time series have led researchers to develop specialised deep learning models for detecting anomalous patterns. This survey focuses on providing structured and comprehensive state-of-the-art time series anomaly detection models through the use of deep learning. It providing a taxonomy based on the factors that divide anomaly detection models into different categories. Aside from describing the basic anomaly detection technique for each category, the advantages and limitations are also discussed. Furthermore, this study includes examples of deep anomaly detection in time series across various application domains in recent years. It finally summarises open issues in research and challenges faced while adopting deep anomaly detection models.
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眼目光信息的收集为人类认知,健康和行为的许多关键方面提供了一个窗口。此外,许多神经科学研究补充了从眼睛跟踪中获得的行为信息,以及脑电图(EEG)提供的高时间分辨率和神经生理学标记。必不可少的眼睛跟踪软件处理步骤之一是将连续数据流的分割为与扫视,固定和眨眼等眼睛跟踪应用程序相关的事件。在这里,我们介绍了Detrtime,这是一个新颖的时间序列分割框架,该框架创建了不需要额外记录的眼睛跟踪模式并仅依靠脑电图数据的眼部事件检测器。我们的端到端基于深度学习的框架将计算机视觉的最新进展带到了脑电图数据的《时代》系列分割的最前沿。 Detr Time在各种眼睛追踪实验范式上实现眼部事件检测中的最新性能。除此之外,我们还提供了证据表明我们的模型在脑电图阶段分割的任务中很好地概括了。
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