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Automatic Detection of Building Displacements Through Unsupervised Learning From InSAR Data

Kuzu, Ridvan Salih und Bagaglini, Leonardo und Wang, Yi und Dumitru, Corneliu Octavian und Ait Ali Braham, Nassim und Pasquali, Giorgio und Santarelli, Filippo und Trillo, Francesco und Saha, Sudipan und Zhu, Xiao Xiang (2023) Automatic Detection of Building Displacements Through Unsupervised Learning From InSAR Data. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 16, Seiten 6931-6947. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JSTARS.2023.3297267. ISSN 1939-1404.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
10MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10188664

Kurzfassung

We introduce an unsupervised learning method that aims to identify building anomalies using Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) time-series data. Specifically, we leverage data obtained from the European Ground Motion Service to develop our proposed approach, which employs a long short-term memory autoencoder model and a reconstruction loss function based on a soft variant of the dynamic time warping, namely “soft-DTW”. We deliberately utilize this loss function for its ability to compare time-series that are not aligned in time, unlike the other conventional reconstruction losses that do not account for time shifts. Moreover, we enhance the performance of anomaly detection by smoothing inputs with a Hann window and defining the learning objective to reconstruct the time order of randomly permuted input series. Our experimental findings, based on persistent scatterer data from Rome, Italy, reveal that our method outperforms several unsupervised machine learning and deep learning methods in detecting various types of building displacement, such as trend, noise, and step anomalies. Additionally, quantitative and qualitative evaluations validate the efficacy of our approach in identifying potentially anomalous buildings. Thus, our method offers a promising solution for detecting anomalies in PS-InSAR time-series, which could have substantial implications in the fields of urban monitoring and infrastructure management.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198750/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Automatic Detection of Building Displacements Through Unsupervised Learning From InSAR Data
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kuzu, Ridvan SalihRidvan.Kuzu (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1816-181X146202925
Bagaglini, LeonardoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wang, YiYi.Wang (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3096-6610NICHT SPEZIFIZIERT
Dumitru, Corneliu OctavianCorneliu.Dumitru (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ait Ali Braham, NassimNassim.AitAliBraham (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pasquali, GiorgioNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Santarelli, FilippoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Trillo, FrancescoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saha, SudipanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhu, Xiao Xiangxiaoxiang.zhu (at) tum.dehttps://orcid.org/0000-0001-5530-3613NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2023
Erschienen in:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:16
DOI:10.1109/JSTARS.2023.3297267
Seitenbereich:Seiten 6931-6947
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:1939-1404
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Buildings, Deformation, Time series analysis, Monitoring, Training, Market research, Unsupervised learning
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 - SAR-Methoden, R - Künstliche Intelligenz
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Kuzu, Dr. Ridvan Salih
Hinterlegt am:08 Nov 2023 12:17
Letzte Änderung:27 Feb 2024 18:13

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