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Enregistrement W4307436727 · doi:10.3390/s22218245

FAPNET: Feature Fusion with Adaptive Patch for Flood-Water Detection and Monitoring

2022· article· en· W4307436727 sur OpenAlexafffund
MD Samiul Islam, Xinyao Sun, Zheng Wang, Irene Cheng

Notice bibliographique

RevueSensors · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSynthetic Aperture Radar (SAR) Applications and Techniques
Établissements canadiens3v Geomatics (Canada)University of Alberta
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésComputer scienceSegmentationMultispectral imageConvolutional neural networkArtificial intelligenceSatelliteDeep learningRemote sensingComputer visionData miningEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

In satellite remote sensing applications, waterbody segmentation plays an essential role in mapping and monitoring the dynamics of surface water. Satellite image segmentation-examining a relevant sensor data spectrum and identifying the regions of interests to obtain improved performance-is a fundamental step in satellite data analytics. Satellite image segmentation is challenging for a number of reasons, which include cloud interference, inadequate label data, low lighting and the presence of terrain. In recent years, Convolutional Neural Networks (CNNs), combined with (satellite captured) multispectral image segmentation techniques, have led to promising advances in related research. However, ensuring sufficient image resolution, maintaining class balance to achieve prediction quality and reducing the computational overhead of the deep neural architecture are still open to research due to the sophisticated CNN hierarchical architectures. To address these issues, we propose a number of methods: a multi-channel Data-Fusion Module (DFM), Neural Adaptive Patch (NAP) augmentation algorithm and re-weight class balancing (implemented in our PHR-CB experimental setup). We integrated these techniques into our novel Fusion Adaptive Patch Network (FAPNET). Our dataset is the Sentinel-1 SAR microwave signal, used in the Microsoft Artificial Intelligence for Earth competition, so that we can compare our results with the top scores in the competition. In order to validate our approach, we designed four experimental setups and in each setup, we compared our results with the popular image segmentation models UNET, VNET, DNCNN, UNET++, U2NET, ATTUNET, FPN and LINKNET. The comparisons demonstrate that our PHR-CB setup, with class balance, generates the best performance for all models in general and our FAPNET approach outperforms relative works. FAPNET successfully detected the salient features from the satellite images. FAPNET with a MeanIoU score of 87.06% outperforms the state-of-the-art UNET, which has a score of 79.54%. In addition, FAPNET has a shorter training time than other models, comparable to that of UNET (6.77 min for 5 epochs). Qualitative analysis also reveals that our FAPNET model successfully distinguishes micro waterbodies better than existing models. FAPNET is more robust to low lighting, cloud and weather fluctuations and can also be used in RGB images. Our proposed method is lightweight, computationally inexpensive, robust and simple to deploy in industrial applications. Our research findings show that flood-water mapping is more accurate when using SAR signals than RGB images. Our FAPNET architecture, having less parameters than UNET, can distinguish micro waterbodies accurately with shorter training time.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,936
Score d'incertitude au seuil0,295

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,191
Écart entre enseignants0,184 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeAutre devis
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations8
Publié2022
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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