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A generalized multi-task learning approach to stereo DSM filtering in urban areas

Liebel, Lukas und Bittner, Ksenia und Körner, Marco (2020) A generalized multi-task learning approach to stereo DSM filtering in urban areas. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 166, Seiten 213-227. Elsevier. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2020.03.005. ISSN 0924-2716.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
6MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924271620300678

Kurzfassung

City models and height maps of urban areas serve as a valuable data source for numerous applications, such as disaster management or city planning. While this information is not globally available, it can be substituted by digital surface models (DSMs), automatically produced from inexpensive satellite imagery. However, stereo DSMs often suffer from noise and blur. Furthermore, they are heavily distorted by vegetation, which is of lesser relevance for most applications. Such basic models can be filtered by convolutional neural networks (CNNs), trained on labels derived from digital elevation models (DEMs) and 3D city models, in order to obtain a refined DSM. We propose a modular multi-task learning concept that consolidates existing approaches into a generalized framework. Our encoder-decoder models with shared encoders and multiple task-specific decoders leverage roof type classification as a secondary task and multiple objectives including a conditional adversarial term. The contributing single-objective losses are automatically weighted in the final multi-task loss function based on learned uncertainty estimates. We evaluated the performance of specific instances of this family of network architectures. Our method consistently outperforms the state of the art on common data, both quantitatively and qualitatively, and generalizes well to a new dataset of an independent study area.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141189/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A generalized multi-task learning approach to stereo DSM filtering in urban areas
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Liebel, Lukaslukas.liebel (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bittner, KseniaKsenia.Bittner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4048-3583NICHT SPEZIFIZIERT
Körner, Marcomarco.koerner (at) tum.dehttps://orcid.org/0000-0002-9186-4175NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2020
Erschienen in:ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:166
DOI:10.1016/j.isprsjprs.2020.03.005
Seitenbereich:Seiten 213-227
Verlag:Elsevier
ISSN:0924-2716
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Multi-task learning, Stereo DSM filtering, Roof type segmentation, 3D city models, Deep learning
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben hochauflösende Fernerkundungsverfahren (alt), R - Optische Fernerkundung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Photogrammetrie und Bildanalyse
Hinterlegt von: Haschberger, Dr.-Ing. Peter
Hinterlegt am:08 Mär 2021 10:47
Letzte Änderung:29 Okt 2021 10:05

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