論文の概要: A$^{2}$-MAE: A spatial-temporal-spectral unified remote sensing pre-training method based on anchor-aware masked autoencoder
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.08079v2
- Date: Thu, 13 Jun 2024 08:29:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-14 13:45:10.065077
- Title: A$^{2}$-MAE: A spatial-temporal-spectral unified remote sensing pre-training method based on anchor-aware masked autoencoder
- Title（参考訳）: A$^{2}$-MAE:アンカー・アウェア・マスク付きオートエンコーダを用いた空間・時空間統合型リモートセンシング事前学習法
- Authors: Lixian Zhang, Yi Zhao, Runmin Dong, Jinxiao Zhang, Shuai Yuan, Shilei Cao, Mengxuan Chen, Juepeng Zheng, Weijia Li, Wei Liu, Litong Feng, Haohuan Fu,
- Abstract要約: リモートセンシング(RS)データは、重要な空間情報、時間情報、スペクトル情報を含む、複数の次元にわたる地球観測を提供する。
RSデータの特徴に合わせた様々な事前学習手法にもかかわらず、重要な制限は持続する: 空間、時間、スペクトル情報を単一の統一モデルに効果的に統合できないことである。
本研究では,異なる種類の画像と地理情報から固有の補完情報を活用し,事前学習期間中にマスク付きパッチを再構築するアンカー・アウェア・マスク付きオートエンコーダ手法(A$2-MAE)を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.700440837721526
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Vast amounts of remote sensing (RS) data provide Earth observations across multiple dimensions, encompassing critical spatial, temporal, and spectral information which is essential for addressing global-scale challenges such as land use monitoring, disaster prevention, and environmental change mitigation. Despite various pre-training methods tailored to the characteristics of RS data, a key limitation persists: the inability to effectively integrate spatial, temporal, and spectral information within a single unified model. To unlock the potential of RS data, we construct a Spatial-Temporal-Spectral Structured Dataset (STSSD) characterized by the incorporation of multiple RS sources, diverse coverage, unified locations within image sets, and heterogeneity within images. Building upon this structured dataset, we propose an Anchor-Aware Masked AutoEncoder method (A$^{2}$-MAE), leveraging intrinsic complementary information from the different kinds of images and geo-information to reconstruct the masked patches during the pre-training phase. A$^{2}$-MAE integrates an anchor-aware masking strategy and a geographic encoding module to comprehensively exploit the properties of RS images. Specifically, the proposed anchor-aware masking strategy dynamically adapts the masking process based on the meta-information of a pre-selected anchor image, thereby facilitating the training on images captured by diverse types of RS sources within one model. Furthermore, we propose a geographic encoding method to leverage accurate spatial patterns, enhancing the model generalization capabilities for downstream applications that are generally location-related. Extensive experiments demonstrate our method achieves comprehensive improvements across various downstream tasks compared with existing RS pre-training methods, including image classification, semantic segmentation, and change detection tasks.
- Abstract（参考訳）: 大規模なリモートセンシング(RS)データは、土地利用監視、防災、環境変化の緩和といった世界規模の課題に対処するために欠かせない重要な空間、時間、スペクトル情報を含む、複数の次元にわたる地球観測を提供する。
RSデータの特徴に合わせた様々な事前学習手法にもかかわらず、重要な制限は持続する: 空間、時間、スペクトル情報を単一の統一モデルに効果的に統合できないことである。
RSデータの可能性を解き明かすため、複数のRSソースの組み込み、多様なカバレッジ、画像集合内の統一された位置、画像内の不均一性を特徴とする空間-時間-スペクトル構造データセット(STSSD)を構築した。
この構造的データセットに基づいて、異なる種類の画像と地理情報から固有の補完情報を活用するアンカー・アウェア・マスク付きオートエンコーダ法(A$^{2}$-MAE)を提案し、事前学習期間中にマスク付きパッチを再構築する。
A$^{2}$-MAEはアンカー対応マスキング戦略と地理符号化モジュールを統合し、RS画像の特性を包括的に活用する。
具体的には,事前に選択したアンカー画像のメタ情報に基づいて,アンカー認識マスキング戦略を動的に適応させることにより,モデル内の多様なRSソースから取得した画像のトレーニングを容易にする。
さらに,正確な空間パターンを活用するための地理符号化手法を提案し,一般的に位置関係の低い下流アプリケーションに対して,モデル一般化能力を向上する。
画像分類,セマンティックセグメンテーション,変化検出タスクなど,既存のRS事前学習手法と比較して,提案手法は様々なダウンストリームタスクを網羅的に改善することを示した。
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