3月31日,2022IEEE GARSS數據融合競賽組委會官方郵件發來喜報,西安電子科技大學人工智能學院獲得遙感領域頂級會議——國際地球科學和遙感專題討論會(IGARSS)官方賽事唯一的冠軍獎項。學院本次組織了9支參賽隊伍,由焦李成教授、劉芳教授、屈嶸教授、劉旭老師,團隊博士生楊育婷、黃鍾健、趙嘉璿、馬彥彪、遊超、耿雪莉、鮑騫月、劉洋等共同指導。冠軍隊伍“路小強、曹國金”應邀將於7月在馬來西亞吉隆坡會議中心召開的2022年IEEE國際地球科學與遙感大會(簡稱IGARSS 2022)上進行成果彙報。本次競賽由國家自然科學基金、中國人工智能學會-華為MindSpore學術獎勵基金資助。
除冠軍隊伍外,由高子涵、馬天植、何文鑫、程誼、王殊涵、陳翼飛、王佳豪、王浩、董倬君、楊騁遠、宋欣燃、劉暢、孟暢、李東昊、蘇婷、惠翌銘、張潔、邱燦、張樂、高櫻嘉、李成輝、譚逍、李超等同學組成的其餘隊伍也在比賽中獲得佳績。據統計,參賽的九支隊伍均進入排行榜前三十。其中,三支隊伍躋身排行榜前十,六支隊伍進入前二十。參賽隊伍主要由2021級碩士研究生組成。團隊堅持“以賽促學,以賽促教”理念對低年級碩士生進行培養,使得學生能夠在競賽中更快更好地學習到最新的專業知識,並且提高科研與專業實踐能力。
排行榜前20(標記部分為學院參賽隊伍)
冠軍隊伍IPIU-XDU(路小強、曹國金)
針對本次2022 IEEE GARSS數據融合競賽提出的多模態半監督語義分割數據集MF-DFC22,冠軍隊伍提出了基於主動學習的自適應像素重均衡自訓練算法(Adaptive Pixel-Rebalancing Self-Training,APRST)。APRST分別采用SegFormer-B0、SeMask-FPN-Swin-B作為基礎分割器,其訓練過程分為兩個階段:第一階段,利用少量的標記數據進行全監督訓練,待模型收斂後分別初始化為教師模型以及學生模型;第二階段,利用教師模型對未標記數據進行預測。
根據預測的置信度圖,冠軍隊伍基於提出的偽召回率指標自適應地為每個類別分配閾值,低於閾值的像素點被忽略,這極大地緩解了偽標簽中存在的嚴重類別不均衡問題,最後將經過強數據增強的未標記圖像與其相應的偽標簽聯合標記數據對學生模型進行重訓練。此階段學生模型通過最小化教師與學生預測結果之間的均方誤差實現一致性正則化,從而提升了模型的分割性能與泛化能力。
基於APRST,冠軍隊伍進一步提出了具有交叉偽監督的APRST+。APRST+基於提出的協同矯正方案提升了偽標簽的質量以及多樣性,這有效地緩解了學生模型中存在的確認偏差問題,並取得了最佳性能。對於MF-DFC22中額外提供的高程數據(DEM),冠軍隊伍在模型輸出端簡單地利用DEM數據對預測結果進行閾值濾波就取得了很好的效果,優於多模態數據融合中常見的數據級通道堆疊方法以及特征級特征圖融合方法。最後采用多尺度以及水平翻轉預測來進行測試增強,並基於提出的像素級優先覆蓋策略進行結果融合,取得了排行榜第一的成績,最終精度為:0.5335。
2022IEEE GARSS數據融合競賽的半監督學習挑戰賽由IEEE地球科學與遙感學會的圖像分析和數據融合技術委員會(IADF TC),Bretagne-Sud大學,ONERA和ESA Φ-lab實驗室組織,旨在促進土地覆被自動分類的創新,僅從由VHR RGB圖像組成的部分標注訓練數據。
訓練集的示例:RGB、DEM、城市地圖集
競賽使用的數據集為MiniFrance-DFC22 (MF-DFC22),它是對MiniFrance數據集進行了擴展與修改並用於半監督語義分割的數據集。其中多模態 MF-DFC22數據中包含了法國地區19個大城市及其周圍環境相對應的航空影像、高程模型和土地利用/土地覆被地圖。它包括城市和鄉村場景:住宅區,工業和商業區,還包括田野,森林,海岸和低山。
團隊簡介:
西安電子科技大學人工智能學院焦李成教授團隊在遙感領域有著近30年的研究積累。近年來,智能學子在該大賽中亦屢次取得佳績,累計獲得冠、亞、季軍近十項,獲得的冠軍獎項數達到了該賽事中國獲冠軍獎項數總數的一半以上。
2018IEEE GARSS數據融合競賽中,西電人工智能學院焦李成教授團隊分別在三個賽道取得了豐碩成績。其中王爽教授指導的“方帥、權豆”隊伍獲得高光譜分類賽道第一名;焦李成教授指導的“程林、李閣”隊伍獲得多光譜LiDAR數據分類賽道第三名。
2019IEEE GARSS數據融合競賽中,焦李成教授、屈嶸教授指導的“連彥超、馮拓、周金柳”與“賈美霞、李艾瑾、吳兆陽”兩支隊伍分別獲得了2019 IEEE GARSS數據融合競賽3D點雲分類挑戰賽冠亞軍。
2020IEEE GARSS數據融合競賽中,在焦李成教授、劉芳教授、屈嶸教授的指導下,研究生“尹淑婷、陳大帆、馬成聰慧、連彥超”組成的隊伍獲得了2020IEEE GARSS低分辨率和高分辨率標簽的土地覆蓋分類賽道季軍。
2021IEEE GARSS數據融合競賽中,在焦李成教授、劉芳教授、屈嶸教授的指導下,“馬彥彪、李鈺鑫、馮可心”組成的隊伍獲得了數據融合競賽無電居民區檢測挑戰賽賽道冠軍。“馮若賢、王夢嬌、張軒銘” 組成的隊伍獲得了同賽道季軍。由“鮑騫月、劉洋、張紫霄”組成的隊伍獲得了數據融合競賽多時段語義變化檢測挑戰賽賽道季軍。
(通訊員 楊育婷 王丹)
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