論文の概要: Benchmarking Attention Mechanisms and Consistency Regularization Semi-Supervised Learning for Post-Flood Building Damage Assessment in Satellite Images
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.03015v2
- Date: Fri, 13 Dec 2024 06:46:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-16 15:00:29.228493
- Title: Benchmarking Attention Mechanisms and Consistency Regularization Semi-Supervised Learning for Post-Flood Building Damage Assessment in Satellite Images
- Title(参考訳): 衛星画像における浸水後建物被害評価のためのベンチマークアテンション機構と整合性正規化半監督学習
- Authors: Jiaxi Yu, Tomohiro Fukuda, Nobuyoshi Yabuki,
- Abstract要約: 災害後の建物被害評価は、迅速な対応と災害後の復興計画に不可欠である。
現在の研究では、ニューラルネットワーク設計における変化検出(CD)から、災害評価(DA)の明確な要件を考慮できない。
本論文は,1) DA衛星画像における変化特徴の構築はCDよりも微妙である,2) DAデータセットはデータ不足とラベルの不均衡に直面する,という2つの重要な違いに焦点を当てる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.4915744683251151
- License:
- Abstract: Post-flood building damage assessment is critical for rapid response and post-disaster reconstruction planning. Current research fails to consider the distinct requirements of disaster assessment (DA) from change detection (CD) in neural network design. This paper focuses on two key differences: 1) building change features in DA satellite images are more subtle than in CD; 2) DA datasets face more severe data scarcity and label imbalance. To address these issues, in terms of model architecture, the research explores the benchmark performance of attention mechanisms in post-flood DA tasks and introduces Simple Prior Attention UNet (SPAUNet) to enhance the model's ability to recognize subtle changes, in terms of semi-supervised learning (SSL) strategies, the paper constructs four different combinations of image-level label category reference distributions for consistent training. Experimental results on flood events of xBD dataset show that SPAUNet performs exceptionally well in supervised learning experiments, achieving a recall of 79.10% and an F1 score of 71.32% for damaged classification, outperforming CD methods. The results indicate the necessity of DA task-oriented model design. SSL experiments demonstrate the positive impact of image-level consistency regularization on the model. Using pseudo-labels to form the reference distribution for consistency training yields the best results, proving the potential of using the category distribution of a large amount of unlabeled data for SSL. This paper clarifies the differences between DA and CD tasks. It preliminarily explores model design strategies utilizing prior attention mechanisms and image-level consistency regularization, establishing new post-flood DA task benchmark methods.
- Abstract(参考訳): 災害後の建物被害評価は、迅速な対応と災害後の復興計画に不可欠である。
現在の研究では、ニューラルネットワーク設計における変化検出(CD)から、災害評価(DA)の明確な要件を考慮できない。
本稿では,2つの重要な違いに焦点をあてる。
1) DA衛星画像における変化の特徴はCDより微妙である。
2)DAデータセットは、より厳しいデータの不足とラベルの不均衡に直面している。
これらの課題に対処するために、モデルアーキテクチャの観点から、後フロードDAタスクにおける注意機構のベンチマーク性能を調査し、半教師付き学習(SSL)戦略の観点から、モデルが微妙な変化を認識する能力を高めるための単純な事前注意UNet(SPAUNet)を導入し、一貫性のあるトレーニングのための画像レベルのラベルカテゴリー参照分布の4つの異なる組み合わせを構築した。
xBDデータセットの洪水イベントに関する実験結果から、SPAUNetは教師あり学習実験において非常によく機能し、79.10%のリコールと71.32%のF1スコアを達成した。
その結果,DAタスク指向モデル設計の必要性が示唆された。
SSL実験は、画像レベルの整合性正規化がモデルに与える影響を実証している。
整合性トレーニングのための参照分布を形成するために擬似ラベルを使用すると、最高の結果が得られる。
本稿では,DAタスクとCDタスクの違いを明らかにする。
事前注意機構と画像レベルの整合性正則化を利用したモデル設計戦略を予め検討し,新しいポストフロッドDAタスクベンチマーク手法を確立する。
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