論文の概要: DINOv2 Rocks Geological Image Analysis: Classification, Segmentation, and Interpretability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18100v1
• Date: Thu, 25 Jul 2024 15:03:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-26 13:39:06.786965
• Title: DINOv2 Rocks Geological Image Analysis: Classification, Segmentation, and Interpretability
• Title（参考訳）: DINOv2 Rocks Geological Image Analysis: Classification, Segmentation, and Interpretability
• Authors: Florent Brondolo, Samuel Beaussant,
• Abstract要約: 本研究では, 岩石試料のCTスキャン画像の解釈可能性, 分類, セグメンテーションについて検討した。 地質画像解析において, その有効性, 効率, 適応性を評価するために, 様々なセグメンテーション手法を比較した。 LoRAファインチューニングDINOv2は分布外セグメンテーションにおいて優れ、マルチクラスセグメンテーションにおいて他の手法よりも大幅に優れることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This study investigates the interpretability, classification, and segmentation of CT-scan images of rock samples, with a particular focus on the application of DINOv2 within Geosciences. We compared various segmentation techniques to evaluate their efficacy, efficiency, and adaptability in geological image analysis. The methods assessed include the Otsu thresholding method, clustering techniques (K-means and fuzzy C-means), a supervised machine learning approach (Random Forest), and deep learning methods (UNet and DINOv2). We tested these methods using ten binary sandstone datasets and three multi-class calcite datasets. To begin, we provide a thorough interpretability analysis of DINOv2's features in the geoscientific context, discussing its suitability and inherent ability to process CT-scanned rock data. In terms of classification, the out-of-the-box DINOv2 demonstrates an impressive capability to perfectly classify rock images, even when the CT scans are out of its original training set. Regarding segmentation, thresholding and unsupervised methods, while fast, perform poorly despite image preprocessing, whereas supervised methods show better results. We underscore the computational demands of deep learning but highlight its minimal intervention, superior generalization, and performance without additional image preprocessing. Additionally, we observe a lack of correlation between a network's depth or the number of parameters and its performance. Our results show that a LoRA fine-tuned DINOv2 excels in out-of-distribution segmentation and significantly outperforms other methods in multi-class segmentation. By systematically comparing these methods, we identify the most efficient strategy for meticulous and laborious segmentation tasks. DINOv2 proves advantageous, achieving segmentations that could be described as "better than ground-truth" against relatively small training sets.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,岩石試料のCTスキャン画像の解釈可能性,分類,セグメンテーションについて検討し,特に地球科学におけるDINOv2の適用性に着目した。 地質画像解析において, その有効性, 効率, 適応性を評価するために, 様々なセグメンテーション手法を比較した。 評価方法は、大津しきい値法、クラスタリング技術(K平均とファジィC平均)、教師付き機械学習アプローチ(ランドムフォレスト)、ディープラーニング手法(UNetとDINOv2)などである。 10個の砂岩データセットと3つの多クラスカルサイトデータセットを用いてこれらの手法を検証した。 まず,DINOv2の特徴を地質学的文脈で網羅的に解析し,その適合性と,CTスキャンによる岩石データの処理能力について論じる。 分類の面では、DINOv2は、CTスキャンが元のトレーニングセットから外れている場合でも、ロック画像を完璧に分類する能力を示している。 セグメンテーション、しきい値設定、教師なしの手法は、高速ながら画像前処理に拘わらず性能が良くないが、教師付き手法はより良い結果を示す。 深層学習の計算的要求を過小評価するが、画像前処理を必要とせず、最小限の介入、高度な一般化、性能を強調している。 さらに,ネットワークの深さとパラメータ数と性能との相関関係の欠如も観察する。 以上の結果から,LoRA微調整DINOv2は分布外セグメンテーションにおいて優れ,マルチクラスセグメンテーションにおいて他の手法よりも優れていた。 これらの手法を体系的に比較することにより、精巧かつ精巧なセグメンテーションタスクの最も効率的な戦略を特定する。 DINOv2は、比較的小さな訓練セットに対して「地道より優れている」と表現できるセグメンテーションを達成するという利点を証明している。

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