Acoplar informações de séries temporais de fontes com várias resoluções / escalas espaciais


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Eu tenho muitas imagens de varredura de satélite disponíveis em diferentes sensores. Destes, os mais grossos têm uma resolução temporal muito abundante. Os rasters de média resolução tendem a ter menos datas de aquisição, mas ainda existe algum grau de informação disponível. As de resolução mais fina têm uma resolução temporal muito baixa, variando de 2 a 6 datas observadas em menos de dois anos. Fiquei me perguntando se alguém sabe de algum esforço para estudar esse tipo de série temporal de várias escalas de alguma forma? Eu estaria interessado em prever valores futuros em escalas mais refinadas, usando as informações disponíveis nas mais grossas. Faz sentido para mim que os dados devem estar relacionados (sim, as imagens cobrem as mesmas regiões), mas não tenho idéia de como começar a juntar essas informações em um modelo preditivo.

Respostas:


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Domínio espacial:

Parece mais um problema de processamento de imagem para mim. Os métodos de cluster podem ajudar, mas qual métrica (distância, variação, discontigüidade ...) e qual algoritmo (k-mean, shift médio, EM ...) é o mais adequado para o seu caso, é determinado pela topologia da imagem e pelos recursos que você possui vai usar. Você pode implementar a classificação de imagens em rasters médios e finos. Em seguida, tente diferentes técnicas de agrupamento para ver qual delas oferece a melhor precisão geral de segmentação em comparação com os raspadores médios / finos originais. Algumas estratégias de pré-processamento para encontrar a hierarquia do espaço de escala podem ajudar. Existe um algoritmo de segmentação de hierarquia mostrado no Capítulo 3 deste relatório no qual você

(1) Construa um espaço de escala;

(2) Encontre os extremos e selas em todos os níveis de escala;

(3) Vincule cada ponto crítico em um determinado nível de escala à sua localização correspondente no próximo nível de escala e encontre os caminhos críticos;

(4) Determinação da hierarquia de espaço da escala com base na pesquisa de superfície iso-intensidade.

Para os métodos de armazenamento em cluster em que a inicialização aleatória é necessária, como k-means, você pode usar a hierarquia encontrada como os clusters iniciais e o centróide para mais armazenamento em cluster. Além disso, dependendo dos caracteres da sua imagem, você também pode adicionar mais recursos (como alterações de textura, outras informações de espaço que não o espaço RGB, etc.) nos algoritmos de agrupamento.

Domínio Temporal

Agora você tem imagens com escala de tempo diferente, mas com a mesma resolução (espero). Se o seu trabalho de previsão for estimar o movimento de alguns continentes, tempestades ou precipitação, tente a estimativa de movimento com o filtro Kalman . O movimento de cada pixel pode ser ponderado dentro da região correspondente (cluster) com base em sua métrica em comparação com o centróide da região. Você pode usar a rede neural para previsão de seqüência temporal a curto prazo ( capítulo 3nesta tese). E como o filtro de Kalman é simplesmente um método para implementar a regra de Bayes, a probabilidade máxima pode ser aplicada para a estimativa de estado. Os procedimentos de estimativa de estado podem ser implementados recursivamente. O posterior da etapa anterior é executado no modelo de dinâmica e se torna o novo anterior para a etapa atual. Então esse prior pode ser convertido em um novo posterior usando a observação atual. Como resultado, procedimentos iterativos de reavaliação de parâmetros como EM podem ser usados ​​para aprender os parâmetros no filtro Kalman. O capítulo 6 da mesma tese e o estudo sobre suavização de Kalman incluem mais detalhes sobre os parâmetros de aprendizado com o EM.


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Você deve procurar na literatura uma super-resolução. Essa área geralmente resolve o problema de obter várias imagens de resolução grossa para criar uma imagem de alta resolução emprestando força a várias imagens de maneira eficaz.

Eu listei alguma literatura relevante que deve ser um bom ponto de partida.

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Referências

Elad, Michael e Arie Feuer. "Restauração de uma única imagem de super-resolução de várias imagens medidas borradas, ruidosas e com subamostragem". Image Processing, IEEE Transactions em 6.12 (1997): 1646-1658.

Park, Sung Cheol, Parque Min Kyu e Moon Gi Kang. "Reconstrução de imagens de super-resolução: uma visão geral técnica." Revista Signal Processing, IEEE 20.3 (2003): 21-36.

Protter, Matan et ai. "Generalizando os meios não locais para reconstrução de super-resolução." Processamento de imagem, transações IEEE em 18.1 (2009): 36-51.

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