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Generating Synthetic Sidescan Sonar Snippets Using Transfer-Learning in Generative Adversarial Networks

Steiniger, Yannik und Kraus, Dieter und Meisen, Tobias (2021) Generating Synthetic Sidescan Sonar Snippets Using Transfer-Learning in Generative Adversarial Networks. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (3). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/jmse9030239. ISSN 2077-1312.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2077-1312/9/3/239

Kurzfassung

The training of a deep learning model requires a large amount of data. In case of sidescan sonar images, the number of snippets from objects of interest is limited. Generative adversarial networks (GAN) have shown to be able to generate photo-realistic images. Hence, we use a GAN to augment a baseline sidescan image dataset with synthetic snippets. Although the training of a GAN with few data samples is likely to cause mode collapse, a combination of pre-training using simple simulated images and fine-tuning with real data reduces this problem. However, for sonar data, we show that this approach of transfer-learning a GAN is sensitive to the pre-training step, meaning that the vanishing of the gradients of the GAN's discriminator becomes a critical problem. Here, we demonstrate how to overcome this problem, and thus how to apply transfer-learning to GANs for generating synthetic sidescan snippets in a more robust way. Additionally, in order to further investigate the GAN's ability to augment a sidescan image dataset, the generated images are analyzed in the image and the frequency domain. The work helps other researchers in the field of sonar image processing to augment their dataset with additional synthetic samples.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141105/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Generating Synthetic Sidescan Sonar Snippets Using Transfer-Learning in Generative Adversarial Networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Steiniger, YannikYannik.Steiniger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9327-446XNICHT SPEZIFIZIERT
Kraus, DieterCity Univertity of Applied Sciences BremenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Meisen, TobiasUniversity of Wuppertalhttps://orcid.org/0000-0002-1969-559XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Februar 2021
Erschienen in:Journal of Marine Science and Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.3390/jmse9030239
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2077-1312
Status:veröffentlicht
Stichwörter:deep learning; generative adversarial networks; transfer-learning; sidescan sonar; synthetic sonar images
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Bremerhaven
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen > Maritime Sicherheitstechnologien
Hinterlegt von: Steiniger, Yannik
Hinterlegt am:25 Feb 2021 09:45
Letzte Änderung:24 Mai 2022 23:46

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