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Multi-target regressor chains with repetitive permutation scheme for characterization of built environments with remote sensing

Geiß, Christian und Brzoska, Elisabeth und Aravena Pelizari, Patrick und Lautenbach, Sven und Taubenböck, Hannes (2022) Multi-target regressor chains with repetitive permutation scheme for characterization of built environments with remote sensing. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation (102657), Seiten 1-10. Elsevier. doi: 10.1016/j.jag.2021.102657. ISSN 1569-8432.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0303243421003640

Kurzfassung

Multi-task learning techniques allow the beneficial joint estimation of multiple target variables. Here, we propose a novel multi-task regression (MTR) method called ensemble of regressor chains with repetitive permutation scheme. It belongs to the family of problem transformation based MTR methods which foresee the creation of an individual model per target variable. Subsequently, the combination of the separate models allows obtaining an overall prediction. Our method builds upon the concept of so-called ensemble of regressor chains which align single-target models along a flexible permutation, i.e., chain. However, in order to particularly address situations with a small number of target variables, we equip ensemble of regressor chains with a repetitive permutation scheme. Thereby, estimates of the target variables are cascaded to subsequent models as additional features when learning along a chain, whereby one target variable can occupy multiple elements of the chain. We provide experimental evaluation of the method by jointly estimating built-up height and built-up density based on features derived from Sentinel-2 data for the four largest cities in Germany in a comparative setup. We also consider single-target stacking, multi-target stacking, and ensemble of regressor chains without repetitive permutation. Empirical results underline the beneficial performance properties of MTR methods. Our ensemble of regressor chain with repetitive permutation scheme approach achieved most frequently the highest accuracies compared to the other MTR methods, whereby mean improvements across the experiments of 14.5% compared to initial single-target models could be achieved.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188297/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Multi-target regressor chains with repetitive permutation scheme for characterization of built environments with remote sensing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Geiß, ChristianChristian.Geiss (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7961-8553NICHT SPEZIFIZIERT
Brzoska, ElisabethElisabeth.Brzoska (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Aravena Pelizari, PatrickPatrick.AravenaPelizari (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0984-4675NICHT SPEZIFIZIERT
Lautenbach, SvenUni HeidelbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Taubenböck, HannesHannes.Taubenboeck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4360-9126NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.jag.2021.102657
Seitenbereich:Seiten 1-10
Verlag:Elsevier
ISSN:1569-8432
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Multi-target regression, Single-target stacking, Multi-target stacking, Regressor chains, Built-up density, Built-up height
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 - Fernerkundung u. Geoforschung
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum > Georisiken und zivile Sicherheit
Hinterlegt von: Geiß, Christian
Hinterlegt am:22 Sep 2022 09:52
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:02

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