Satellite Image Time Series (SITS) representation learning is complex due to high spatiotemporal resolutions, irregular acquisition times, and intricate spatiotemporal interactions. These challenges result in specialized neural network architectures tailored for SITS analysis. The field has witnessed promising results achieved by pioneering researchers, but transferring the latest advances or established paradigms from Computer Vision (CV) to SITS is still highly challenging due to the existing suboptimal representation learning framework. In this paper, we develop a novel perspective of SITS processing as a direct set prediction problem, inspired by the recent trend in adopting query-based transformer decoders to streamline the object detection or image segmentation pipeline. We further propose to decompose the representation learning process of SITS into three explicit steps: collect-update-distribute, which is computationally efficient and suits for irregularly-sampled and asynchronous temporal satellite observations. Facilitated by the unique reformulation, our proposed temporal learning backbone of SITS, initially pre-trained on the resource efficient pixel-set format and then fine-tuned on the downstream dense prediction tasks, has attained new state-of-the-art (SOTA) results on the PASTIS benchmark dataset. Specifically, the clear separation between temporal and spatial components in the semantic/panoptic segmentation pipeline of SITS makes us leverage the latest advances in CV, such as the universal image segmentation architecture, resulting in a noticeable 2.5 points increase in mIoU and 8.8 points increase in PQ, respectively, compared to the best scores reported so far.


翻译:卫星图像时间序列(SITS)表征学习因高时空分辨率、不规则采集时间以及复杂的时空交互而具有较高难度。这些挑战催生了专门针对SITS分析的神经网络架构。尽管该领域已出现先驱研究者取得的显著成果,但由于现有表征学习框架尚不完善,将计算机视觉(CV)领域的最新进展或成熟范式迁移至SITS仍极具挑战性。本文受近期采用基于查询的Transformer解码器简化目标检测或图像分割流程的趋势启发,提出将SITS处理视为直接集合预测问题的新视角。我们进一步提出将SITS的表征学习过程分解为三个明确步骤:收集-更新-分布(collect-update-distribute),该过程计算高效且适用于不规则采样与非同步的时序卫星观测数据。基于这一独特重构,我们提出的SITS时序学习骨干网络,先在资源高效的像素集格式上进行预训练,再针对下游密集预测任务进行微调,已在PASTIS基准数据集上取得新最优(SOTA)结果。值得注意的是,通过将SITS语义/全景分割流程中时序与空间成分的清晰解耦,我们得以利用CV领域的最新进展(如通用图像分割架构),相比先前报道的最佳分数,mIoU与PQ分别提升2.5个百分点和8.8个百分点。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
重新思考无人机时代的生存能力
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:44
装甲突击旅:现代战争思考、战斗与组织
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:28
在人工智能加速决策环境中拓展OODA循环
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:18
军事欺骗:供作战战术指挥官使用的工具
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:03
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
6+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
10+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
5+阅读 · 6月23日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员