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Unsupervised Single-Scene Semantic Segmentation for Earth Observation

Saha, Sudipan und Shahzad, Muhammad und Mou, LiChao und Song, Qian und Zhu, Xiao Xiang (2022) Unsupervised Single-Scene Semantic Segmentation for Earth Observation. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60, Seite 5228011. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TGRS.2022.3174651. ISSN 0196-2892.

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

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9773162

Kurzfassung

Earth observation data have huge potential to enrich our knowledge about our planet. An important step in many Earth observation tasks is semantic segmentation. Generally, a large number of pixelwise labeled images are required to train deep models for supervised semantic segmentation. On the contrary, strong intersensor and geographic variations impede the availability of annotated training data in Earth observation. In practice, most Earth observation tasks use only the target scene without assuming availability of any additional scene, labeled or unlabeled. Keeping in mind such constraints, we propose a semantic segmentation method that learns to segment from a single scene, without using any annotation. Earth observation scenes are generally larger than those encountered in typical computer vision datasets. Exploiting this, the proposed method samples smaller unlabeled patches from the scene. For each patch, an alternate view is generated by simple transformations, e.g., addition of noise. Both views are then processed through a two-stream network and weights are iteratively refined using deep clustering, spatial consistency, and contrastive learning in the pixel space. The proposed model automatically segregates the major classes present in the scene and produces the segmentation map. Extensive experiments on four Earth observation datasets collected by different sensors show the effectiveness of the proposed method. Implementation is available at https://gitlab.lrz.de/ai4eo/cd/-/tree/main/unsupContrastiveSemanticSeg.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190724/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Unsupervised Single-Scene Semantic Segmentation for Earth Observation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Saha, SudipanTechnical University of MunichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shahzad, Muhammadmuhammad.shahzad (at) bv.tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mou, LiChaoLiChao.Mou (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8407-6413NICHT SPEZIFIZIERT
Song, QianQian.Song (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2746-6858NICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiaoxiang.zhu (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2022
Erschienen in:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:60
DOI:10.1109/TGRS.2022.3174651
Seitenbereich:Seite 5228011
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0196-2892
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Deep learning, self-supervised learning, semantic segmentation, single-scene training
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 - Künstliche Intelligenz
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Song, Qian
Hinterlegt am:29 Nov 2022 14:14
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:56

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