The accurate mapping of crop production is crucial for ensuring food security, effective resource management, and sustainable agricultural practices. One way to achieve this is by analyzing high-resolution satellite imagery. Deep Learning has been successful in analyzing images, including remote sensing imagery. However, capturing intricate crop patterns is challenging due to their complexity and variability. In this paper, we propose a novel Deep learning approach that integrates HRNet with Separable Convolutional layers to capture spatial patterns and Self-attention to capture temporal patterns of the data. The HRNet model acts as a backbone and extracts high-resolution features from crop images. Spatially separable convolution in the shallow layers of the HRNet model captures intricate crop patterns more effectively while reducing the computational cost. The multi-head attention mechanism captures long-term temporal dependencies from the encoded vector representation of the images. Finally, a CNN decoder generates a crop map from the aggregated representation. Adaboost is used on top of this to further improve accuracy. The proposed algorithm achieves a high classification accuracy of 97.5\% and IoU of 55.2\% in generating crop maps. We evaluate the performance of our pipeline on the Zuericrop dataset and demonstrate that our results outperform state-of-the-art models such as U-Net++, ResNet50, VGG19, InceptionV3, DenseNet, and EfficientNet. This research showcases the potential of Deep Learning for Earth Observation Systems.


翻译:作物生产的精确测绘对于保障粮食安全、有效资源管理和可持续农业实践至关重要。实现这一目标的方法之一是分析高分辨率卫星影像。深度学习在图像分析(包括遥感影像)方面取得了成功。然而,由于作物模式的复杂性和变异性,捕捉精细的作物模式具有挑战性。本文提出了一种新颖的深度学习方法,该方法将HRNet与可分离卷积层相结合以捕捉空间模式,并利用自注意力机制捕捉数据的时间模式。HRNet模型作为骨干网络,从作物图像中提取高分辨率特征。HRNet模型浅层的空间可分离卷积能更有效地捕捉精细作物模式,同时降低计算成本。多头注意力机制从图像的编码向量表示中捕捉长期时间依赖关系。最后,CNN解码器从聚合表示中生成作物地图。在此基础上使用Adaboost进一步提升准确性。所提算法在生成作物地图时实现了97.5%的高分类准确率和55.2%的交并比。我们在Zuericrop数据集上评估了管线的性能,结果表明其结果优于U-Net++、ResNet50、VGG19、InceptionV3、DenseNet和EfficientNet等最先进模型。本研究展示了深度学习在地球观测系统中的潜力。

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
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
0+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
2+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
VIP会员
最新内容
博士论文 | 用代码结构感知方法推进代码大模型
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:20
《决策模型比较研究》
专知会员服务
8+阅读 · 今天5:16
《美军水下战与海床战概述及本地实施》
专知会员服务
5+阅读 · 今天4:30
面向未来冲突推进陆军情报体制改革
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:12
乌克兰纵深打击如何重塑俄罗斯的战略选择
专知会员服务
3+阅读 · 7月24日
俄乌战争中关于中程打击无人机部署的经验启示
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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
0+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
2+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员