Deep Learning and Transformer Approaches for UAV-Based Wildfire Detection and Segmentation
Notice bibliographique
Résumé
Wildfires are a worldwide natural disaster causing important economic damages and loss of lives. Experts predict that wildfires will increase in the coming years mainly due to climate change. Early detection and prediction of fire spread can help reduce affected areas and improve firefighting. Numerous systems were developed to detect fire. Recently, Unmanned Aerial Vehicles were employed to tackle this problem due to their high flexibility, their low-cost, and their ability to cover wide areas during the day or night. However, they are still limited by challenging problems such as small fire size, background complexity, and image degradation. To deal with the aforementioned limitations, we adapted and optimized Deep Learning methods to detect wildfire at an early stage. A novel deep ensemble learning method, which combines EfficientNet-B5 and DenseNet-201 models, is proposed to identify and classify wildfire using aerial images. In addition, two vision transformers (TransUNet and TransFire) and a deep convolutional model (EfficientSeg) were employed to segment wildfire regions and determine the precise fire regions. The obtained results are promising and show the efficiency of using Deep Learning and vision transformers for wildfire classification and segmentation. The proposed model for wildfire classification obtained an accuracy of 85.12% and outperformed many state-of-the-art works. It proved its ability in classifying wildfire even small fire areas. The best semantic segmentation models achieved an F1-score of 99.9% for TransUNet architecture and 99.82% for TransFire architecture superior to recent published models. More specifically, we demonstrated the ability of these models to extract the finer details of wildfire using aerial images. They can further overcome current model limitations, such as background complexity and small wildfire areas.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».