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Learning-Based Near-Infrared Band Simulation with Applications on Large-Scale Landcover Classification

Yuan, Xiangtian und Tian, Jiaojiao und Reinartz, Peter (2023) Learning-Based Near-Infrared Band Simulation with Applications on Large-Scale Landcover Classification. Sensors, 23 (9), Seite 4179. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/s23094179. ISSN 1424-8220.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
8MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1424-8220/23/9/4179

Kurzfassung

Multispectral sensors are important instruments for Earth observation. In remote sensing applications, the near-infrared (NIR) band, together with the visible spectrum (RGB), provide abundant information about ground objects. However, the NIR band is typically not available on low-cost camera systems, which presents challenges for the vegetation extraction. To this end, this paper presents a conditional generative adversarial network (cGAN) method to simulate the NIR band from RGB bands of Sentinel-2 multispectral data. We adapt a robust loss function and a structural similarity index loss (SSIM) in addition to the GAN loss to improve the model performance. With 45,529 multi-seasonal test images across the globe, the simulated NIR band had a mean absolute error of 0.02378 and an SSIM of 89.98%. A rule-based landcover classification using the simulated normalized difference vegetation index (NDVI) achieved a Jaccard score of 89.50%. The evaluation metrics demonstrated the versatility of the learning-based paradigm in remote sensing applications. Our simulation approach is flexible and can be easily adapted to other spectral bands.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/194247/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Learning-Based Near-Infrared Band Simulation with Applications on Large-Scale Landcover Classification
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Yuan, XiangtianXiangtian.Yuan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7648-5938NICHT SPEZIFIZIERT
Tian, JiaojiaoJiaojiao.Tian (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8407-5098NICHT SPEZIFIZIERT
Reinartz, Peterpeter.reinartz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8122-1475NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 April 2023
Erschienen in:Sensors
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:23
DOI:10.3390/s23094179
Seitenbereich:Seite 4179
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Sappa, Angel D.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hammoud, RiadNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:1424-8220
Status:veröffentlicht
Stichwörter:multispectral; remote sensing; NIR; RGB; cGAN; Sentinel-2; SEN12MS; robust loss; SSIM
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, R - Künstliche Intelligenz
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > Photogrammetrie und Bildanalyse
Hinterlegt von: Yuan, Xiangtian
Hinterlegt am:21 Aug 2023 09:31
Letzte Änderung:31 Aug 2023 16:58

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