3 个月前

基于Transformer网络提升卫星影像时序序列中的作物分割性能

基于Transformer网络提升卫星影像时序序列中的作物分割性能

摘要

近期研究表明,卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNNs)在卫星图像时序序列(Satellite Image Time-Series, SITS)的作物分割任务中取得了令人瞩目的成果。然而,随着Transformer架构在各类视觉任务中的兴起,人们开始关注其是否能够在SITS作物分割任务中超越CNNs。本文提出了一种针对SITS作物分割任务优化的基于Transformer的Swin UNETR模型改进版本。实验结果表明,该模型取得了显著进展,在慕尼黑(Munich)数据集上实现了96.14%的验证准确率和95.26%的测试准确率,显著优于此前最优结果(验证准确率为93.55%,测试准确率为92.94%)。此外,在伦巴第(Lombardia)数据集上的表现与UNet3D相当,且优于FPN和DeepLabV3。本研究的实验结果表明,该模型在保持较高精度的同时,所需训练时间显著少于CNNs,有望实现与CNNs相当或更优的准确率。这些发现充分展示了基于Transformer的架构在SITS作物分割任务中的巨大潜力,为遥感应用开辟了新的研究方向。

基准测试

基准方法指标
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-2UNet3D
Overall Accuracy: 80.77
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-2DeepLabv3 3D
Overall Accuracy: 74.51
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-2Swin UNETR
Overall Accuracy: 79.64
semantic-segmentation-on-lombardia-sentinel-23D FPN with NDVI Loss
Overall Accuracy: 77.23
unet-segmentation-on-munich-sentinel2-crop-1UNet3D
Overall Accuracy: 94.73
unet-segmentation-on-munich-sentinel2-crop-1Swin UNETR
Overall Accuracy: 95.26
unet-segmentation-on-munich-sentinel2-crop-1DeepLabv3 3D
Overall Accuracy: 85.98

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