論文の概要: Improvement in Land Cover and Crop Classification based on Temporal Features Learning from Sentinel-2 Data Using Recurrent-Convolutional Neural Network (R-CNN)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.12880v2
• Date: Tue, 5 May 2020 10:28:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2022-12-09 05:13:17.345078
• Title: Improvement in Land Cover and Crop Classification based on Temporal Features Learning from Sentinel-2 Data Using Recurrent-Convolutional Neural Network (R-CNN)
• Title（参考訳）: recurrent-convolutional neural network (r-cnn) を用いたセンチネル2データからの時間的特徴学習に基づく土地被覆と作物分類の改善
• Authors: Vittorio Mazzia, Aleem Khaliq, Marcello Chiaberge
• Abstract要約: 本稿では,リカレントニューラルネットワーク(RNN)と畳み込みニューラルネットワーク(CNN)に基づく,画素ベースの土地被覆と作物分類(LC&CC)のための,新しい最適なディープラーニングモデルを開発する。 本研究では,主要農作物を含む15種について検討した。 提案したPixel R-CNNの全体的な精度は96.5%であり、既存の主流手法と比較して大幅に改善された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0312968200748118
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The increasing spatial and temporal resolution of globally available satellite images, such as provided by Sentinel-2, creates new possibilities for researchers to use freely available multi-spectral optical images, with decametric spatial resolution and more frequent revisits for remote sensing applications such as land cover and crop classification (LC&CC), agricultural monitoring and management, environment monitoring. Existing solutions dedicated to cropland mapping can be categorized based on per-pixel based and object-based. However, it is still challenging when more classes of agricultural crops are considered at a massive scale. In this paper, a novel and optimal deep learning model for pixel-based LC&CC is developed and implemented based on Recurrent Neural Networks (RNN) in combination with Convolutional Neural Networks (CNN) using multi-temporal sentinel-2 imagery of central north part of Italy, which has diverse agricultural system dominated by economic crop types. The proposed methodology is capable of automated feature extraction by learning time correlation of multiple images, which reduces manual feature engineering and modeling crop phenological stages. Fifteen classes, including major agricultural crops, were considered in this study. We also tested other widely used traditional machine learning algorithms for comparison such as support vector machine SVM, random forest (RF), Kernal SVM, and gradient boosting machine, also called XGBoost. The overall accuracy achieved by our proposed Pixel R-CNN was 96.5%, which showed considerable improvements in comparison with existing mainstream methods. This study showed that Pixel R-CNN based model offers a highly accurate way to assess and employ time-series data for multi-temporal classification tasks.
• Abstract（参考訳）: sentinel-2のような地球規模で利用可能な衛星画像の空間的・時間的分解能の増加は、研究者が自由に利用可能なマルチスペクトル光学画像を使用する新たな可能性を生み出し、デカメトリックな空間分解と、土地被覆や作物分類(lc&cc)、農業の監視と管理、環境モニタリングといったリモートセンシングアプリケーションに対するより頻繁な再訪をもたらす。 既存の土地マッピング専用のソリューションは、ピクセル単位とオブジェクト単位に基づいて分類することができる。 しかし、大規模に農作物の分類が検討される場合、依然として困難である。 本稿では,多種多様な農業システムを有するイタリア中部のsentinel-2画像を用いた畳み込みニューラルネットワーク (cnn) と再帰ニューラルネットワーク (recurrent neural network, rnn) を組み合わせた,画素ベースlc&ccのための新しい最適深層学習モデルを開発し,実装する。 提案手法は,複数画像の時間相関を学習することで自動特徴抽出が可能であり,手動の特徴工学や作物の表現段階のモデル化が可能である。 本研究では,主要農作物を含む15種について検討した。 また、ベクトルマシンSVM、ランダムフォレスト(RF)、カーナルSVM、勾配向上マシン(XGBoostとも呼ばれる)など、他の広く使われている機械学習アルゴリズムとの比較も行った。 提案する画素r-cnnによる全体的な精度は96.5%であり、従来の主流方式に比べてかなり向上した。 本研究では,画素r-cnnモデルを用いて,時系列データの評価と活用を高精度に行えることを示す。

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