Enhancing Crop Mapping through Automated Sample Generation Based on Segment Anything Model with Medium-Resolution Satellite Imagery
Notice bibliographique
Résumé
Crop mapping using satellite imagery is crucial for agriculture applications. However, a fundamental challenge that hinders crop mapping progress is the scarcity of samples. The latest foundation model, Segment Anything Model (SAM), provides an opportunity to address this issue, yet few studies have been conducted in this area. This study investigated the parcel segmentation performance of SAM on commonly used medium-resolution satellite imagery (i.e., Sentinel-2 and Landsat-8) and proposed a novel automated sample generation framework based on SAM. The framework comprises three steps. First, an image optimization automatically selects high-quality images as the inputs for SAM. Then, potential samples are generated based on the masks produced by SAM. Finally, the potential samples are subsequently subjected to a sample cleaning procedure to acquire the most reliable samples. Experiments were conducted in Henan Province, China, and southern Ontario, Canada, using six proven effective classifiers. The effectiveness of our method is demonstrated through the combination of field-survey-collected samples and differently proportioned generated samples. Our results indicated that directly using SAM for parcel segmentation remains challenging, unless the parcels are large, regular in shape, and have distinct color differences from surroundings. Additionally, the proposed approach significantly improved the performance of classifiers and alleviated the sample scarcity problem. Compared to classifiers trained only by field-survey-collected samples, our method resulted in an average improvement of 16% and 78.5% in Henan and Ontario, respectively. The random forest achieved relatively good performance, with weighted-average F1 of 0.97 and 0.996 obtained using Sentinel-2 imagery in the two study areas, respectively. Our study contributes insights into solutions for sample scarcity in crop mapping and highlights the promising application of foundation models like SAM.
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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 | 0,001 | 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 | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
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 ».