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CMIX: Cloud Mask Intercomparison eXercise

Skakun, Sergii und Wevers, Jan und Brockmann, Carsten und Doxani, Geogia und Aleksandrov, Matej und Batič, Matej und Frantz, David und Gascon, Ferran und Gómez-Chova, Luis und Hagolle, Olivier und López-Puigdollers, Dan und Louis, Jerome und Lubej, Matic und Mateo-García, Gonzalo und OSMAN, Julien und Peressutti, Devis und Pflug, Bringfried und Puc, Jernej und Richter, Rudolf und Roger, Jean-Claude und Scaramuzza, Pat und Vermote, Eric und Vesel, Nejc und Zupanc, Anže und Žust, Lojze (2022) CMIX: Cloud Mask Intercomparison eXercise. Living Planet Symposium, 2022-05-23 - 2022-05-27, Bonn, Deutschland.

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Kurzfassung

Cloud cover is a major limiting factor in exploiting time-series data acquired by optical spaceborne remote sensing sensors. Multiple methods have been developed to address the problem of cloud detection in satellite imagery and a number of cloud masks have been developed for optical sensors but very few studies have carried out quantitative intercomparison of state-of-the-art methods in this domain. Here, we summarize results of the first Cloud Masking Intercomparison eXercise (CMIX) conducted within the Committee Earth Observation Satellites (CEOS) Working Group on Calibration & Validation (WGCV). CEOS is the forum for space agency coordination and cooperation on Earth observations, with activities organized under working groups. CMIX, as one such activity, is an international collaborative effort aimed at intercomparing cloud detection algorithms for moderate-spatial resolution (10-30 m) spaceborne optical sensors. The focus of CMIX is on open and free imagery acquired by the Landsat 8 (NASA/USGS) and Sentinel-2 (ESA) missions. Ten algorithms developed by nine teams from fourteen different organizations representing universities, research centers and industry, as well as space agencies (CNES, ESA, DLR, and NASA), were evaluated within the CMIX. Those algorithms varied in their approach and concepts utilized which were based on various spectral properties, spatial and temporal features, as well as machine learning methods. Algorithm outputs were evaluated against existing reference cloud mask datasets. Those datasets varied in sampling methods, geographical distribution, sample unit (points, polygons, or full image labels), and generation approach (experts annotations, machine learning, or sky images). Overall, the performance of algorithms varied depending on the reference dataset, which can be attributed to differences in cloud definitions used when producing the reference datasets. Average overall accuracy (across algorithms) varied 80.0±5.3% to 89.4±2.4% for Sentinel-2, and 79.8±7.1% to 97.6±0.8% for Landsat 8, depending on the reference dataset. An overall accuracy of 90% yields half the errors than an overall accuracy of 80%. The study identified algorithms that provided a balance between commission and omission errors, as well as algorithms, which are cloud conservative (high user’s accuracy) and non-cloud (clear) conservative (high producer’s accuracy). With repetitive observations like those of Sentinel-2, it seems reasonable to favor non-cloud conservative approaches, with maybe the exception of very cloudy regions where every cloud free observation is critical. When thin/semi-transparent clouds were not considered in the reference datasets algorithms’ performance generally improved: overall accuracy values increased by +1.5% to 7.4%. It should be noted though that these clouds are commonly occurring and are often present in optical imagery. Within CMIX, we also developed recommendations for further activities, which include provision of a quantitative definition for clouds (targeting moderate spatial resolution imagery by Landsat 8 and Sentinel-2), generation of new reference datasets, and expansion of the analysis framework (for example, multi-temporal analysis and application-driven validation). Such intercomparison studies will hopefully help the community to improve the algorithms and move towards standardization of cloud masking. Given the importance of cloud masking in optical satellite imagery we encourage CEOS to continue the CMIX activities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187698/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:CMIX: Cloud Mask Intercomparison eXercise
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Skakun, SergiiUniversity of Maryland College ParkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wevers, JanBrockmann Consult GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brockmann, CarstenBrockmann-ConsultNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Doxani, GeogiaSerco c/o ESANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aleksandrov, MatejSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Batič, MatejSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frantz, DavidTrier UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gascon, FerranESA/ESRIN, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gómez-Chova, LuisUniversity of ValenciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hagolle, OlivierCentre d'Etudes Spatiales de la Biosphère (CESBIO)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
López-Puigdollers, DanUniversity of ValenciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Louis, JeromeTelespazio FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lubej, MaticSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mateo-García, GonzaloUniversity of ValenciaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
OSMAN, JulienThales Services SASNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peressutti, DevisSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pflug, BringfriedDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Puc, JernejSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Richter, RudolfDLRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Roger, Jean-ClaudeUniversity of Maryland College ParkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scaramuzza, PatKBRNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vermote, EricNASA Goddard Space Flight CenterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vesel, NejcSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zupanc, AnžeSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Žust, LojzeSinergiseNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 Mai 2022
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Cloud masking
Veranstaltungstitel:Living Planet Symposium
Veranstaltungsort:Bonn, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 Mai 2022
Veranstaltungsende:27 Mai 2022
Veranstalter :ESA
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 - Optische Fernerkundung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Photogrammetrie und Bildanalyse
Hinterlegt von: Pflug, Bringfried
Hinterlegt am:28 Jul 2022 08:43
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:49

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