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4ヶ月前

衛星画像時系列におけるトランスフォーマー・ネットワークを用いた作物セグメンテーションの向上

{A. U. Rehman Riccardo La Grassa M. Boschetti C. Loschiavo Nicola Landro Mattia Gatti Ignazio Gallo}

要約

最近の研究では、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)が衛星画像時系列(SITS)における作物セグメンテーションにおいて優れた成果を上げていることが示されている。しかし、様々な視覚タスクにおいて変換器(Transformer)ネットワークが登場したことを受けて、SITSにおける作物セグメンテーションにおいて、TransformerがCNNを上回る可能性があるかという疑問が浮上している。本論文では、SITSにおける作物セグメンテーションに特化して改訂された、TransformerベースのSwin UNETRモデルを提案する。提案モデルは顕著な進展を示し、ミュンヘンデータセットにおいて検証精度96.14%、テスト精度95.26%を達成した。これは従来の最高性能(検証:93.55%、テスト:92.94%)を上回るものである。さらに、ロンバルディアデータセットにおいても、UNet3Dと同等の性能を発揮し、FPNやDeepLabV3を上回った。本研究の実験結果から、このモデルはCNNと同等あるいはそれ以上の精度を達成しつつ、著しく少ない学習時間で実現可能であることが示された。これらの結果は、TransformerベースのアーキテクチャがSITSにおける作物セグメンテーションにおいて大きな可能性を秘めていることを示しており、リモートセンシング応用の新たな道を開くものである。

ベンチマーク

ベンチマーク方法論指標
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-2UNet3D
Overall Accuracy: 80.77
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-2DeepLabv3 3D
Overall Accuracy: 74.51
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-2Swin UNETR
Overall Accuracy: 79.64
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-23D FPN with NDVI Loss
Overall Accuracy: 77.23
unet-segmentation-on-munich-sentinel2-crop-1UNet3D
Overall Accuracy: 94.73
unet-segmentation-on-munich-sentinel2-crop-1Swin UNETR
Overall Accuracy: 95.26
unet-segmentation-on-munich-sentinel2-crop-1DeepLabv3 3D
Overall Accuracy: 85.98

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