論文の概要: Spectral-Spatial Transformer with Active Transfer Learning for Hyperspectral Image Classification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18115v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 07:53:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-01 15:52:53.568217
• Title: Spectral-Spatial Transformer with Active Transfer Learning for Hyperspectral Image Classification
• Title（参考訳）: ハイパースペクトル画像分類のための能動変換学習を用いたスペクトル空間変換器
• Authors: Muhammad Ahmad, Manuel Mazzara, Salvatore Distefano,
• Abstract要約: ハイパースペクトル画像(HSI)の分類は、高スペクトル次元と限られたラベル付きデータのために難しい課題である。 本研究では,空間スペクトル変換器(SST)と能動学習プロセスを統合し,効率的なHSI分類を実現するための多段階能動移動学習(ATL)フレームワークを提案する。 HSIデータセットのベンチマーク実験では、SST-ATLフレームワークが既存のCNNやSSTベースの手法よりも大幅に優れていることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.446873355279676
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The classification of hyperspectral images (HSI) is a challenging task due to the high spectral dimensionality and limited labeled data typically available for training. In this study, we propose a novel multi-stage active transfer learning (ATL) framework that integrates a Spatial-Spectral Transformer (SST) with an active learning process for efficient HSI classification. Our approach leverages a pre-trained (initially trained) SST model, fine-tuned iteratively on newly acquired labeled samples using an uncertainty-diversity (Spatial-Spectral Neighborhood Diversity) querying mechanism. This mechanism identifies the most informative and diverse samples, thereby optimizing the transfer learning process to reduce both labeling costs and model uncertainty. We further introduce a dynamic freezing strategy, selectively freezing layers of the SST model to minimize computational overhead while maintaining adaptability to spectral variations in new data. One of the key innovations in our work is the self-calibration of spectral and spatial attention weights, achieved through uncertainty-guided active learning. This not only enhances the model's robustness in handling dynamic and disjoint spectral profiles but also improves generalization across multiple HSI datasets. Additionally, we present a diversity-promoting sampling strategy that ensures the selected samples span distinct spectral regions, preventing overfitting to particular spectral classes. Experiments on benchmark HSI datasets demonstrate that the SST-ATL framework significantly outperforms existing CNN and SST-based methods, offering superior accuracy, efficiency, and computational performance. The source code can be accessed at \url{https://github.com/mahmad000/ATL-SST}.
• Abstract（参考訳）: ハイパースペクトル画像(HSI)の分類は、高スペクトル次元と、通常訓練に利用できる限られたラベル付きデータのために難しい課題である。 本研究では,空間スペクトル変換器(SST)と能動学習プロセスを統合し,効率的なHSI分類を実現するための多段階能動移動学習(ATL)フレームワークを提案する。 提案手法は,不確実性(空間スペクトル近傍の多様性)クエリ機構を用いて,新たに取得したラベル付きサンプルに対して,事前訓練(初期訓練)されたSSTモデルを活用する。 このメカニズムは、最も情報的で多様なサンプルを識別し、転送学習プロセスを最適化し、ラベリングコストとモデルの不確実性の両方を削減する。 さらに、新しいデータのスペクトル変動への適応性を維持しつつ、計算オーバーヘッドを最小限に抑えるため、SSTモデルの層を選択的に凍結する動的凍結戦略を導入する。 私たちの研究における重要な革新の1つは、不確実性誘導型能動学習によって達成されるスペクトルと空間的注意重みの自己校正である。 これにより、ダイナミックなスペクトルプロファイルと非ジョイントなスペクトルプロファイルを扱う際のモデルの堅牢性が向上するだけでなく、複数のHSIデータセットの一般化も向上する。 さらに,選択したサンプルが異なるスペクトル領域に分散することを保証し,特定のスペクトルクラスへの過度な適合を防止できる多様性促進サンプリング戦略を提案する。 HSIデータセットのベンチマーク実験により、SST-ATLフレームワークは既存のCNNやSSTベースの手法よりも優れており、精度、効率、計算性能が優れていることが示された。 ソースコードは \url{https://github.com/mahmad000/ATL-SST} でアクセスできる。

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