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Masked Image Modelling for Representation Learning in Earth Observation

Hernandez-Hernandez, Hugo und Wang, Yi und Albrecht, Conrad M und Zhu, Xiao Xiang (2023) Masked Image Modelling for Representation Learning in Earth Observation. HelmholtzAI annual conference, 2023-06-12 - 2023-06-14, DESY Hamburg, Germany.

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4MB

Offizielle URL: https://eventclass.it/haic2023/scientific/online-program/session?s=S-02a#e89

Kurzfassung

Deep learning applied to Earth observation (EO) yields impressive results. However, a significant challenge in EO is the rapidly increasing data volume while limited annotation resources available. Self-supervised representation learning (SSL) employs large amounts of unlabeled data. Recently, Masked Image Modelling (MIM) demonstrated scalability in model and data size. MIM masks a defined ratio of the input image for training a model to predict the masked patches. The learnt encoder is transferred to downstream tasks. In this work, we explore a new approach of MIM for EO combining two state-of-the-art SSL methodologies. One employs the Masked Autoencoder (MAE), which asymmetrically masks and reconstructs the raw input with the aid of an encoder operating on the visible patches followed by a smaller decoder reconstructing. The second methodology utilizes the Masked Feature Prediction (MFP), where image feature descriptors get reconstructed. We test our approach on the SSL4E0-S12 dataset reconstructing Histogram Oriented Gradients (HOG). We evaluate the pre-trained model on a multi-class classification for EuroSAT. Experimental results indicate stable performance with more than 90% accuracy down to 10% of labeled data. An ablation study on data normalization reveals that linear classification downstream task accuracy benefits from normalization by up to 6%. In contrast, fine tuning accuracies are robust to data normalization.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195496/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Masked Image Modelling for Representation Learning in Earth Observation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Hernandez-Hernandez, Hugoge79was (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, YiYi.Wang (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Albrecht, Conrad MConrad.Albrecht (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-2422-7289NICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiaoxiang.zhu (at) tum.dehttps://orcid.org/0000-0001-5530-3613NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:self-supervised learning, masked image modelling, Sentinel-1, Sentinel-2, deep learning
Veranstaltungstitel:HelmholtzAI annual conference
Veranstaltungsort:DESY Hamburg, Germany
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:12 Juni 2023
Veranstaltungsende:14 Juni 2023
Veranstalter :Helmholtz Association
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: Albrecht, Conrad M
Hinterlegt am:07 Jul 2023 08:21
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:55

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