A Deep Learning Model for Green Algae Detection on SAR Images

合成孔径雷达 判别式 环境科学 水华 遥感 人工智能 计算机科学 海面温度 模式识别(心理学) 地质学 海洋学 生态学 生物 营养物 浮游植物
作者
Yuan Guo,Le Gao,Xiaofeng Li
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:60: 1-14 被引量:18
标识
DOI:10.1109/tgrs.2022.3215895
摘要

This study developed a textural-enhanced deep learning (DL) model based on the classic U-net framework for green algae detection in Sentinel-1 synthetic aperture radar (SAR) imagery. Four special modifications are made in the framework: texture-fused input dataset, texture concatenation to effectively use the texture information, weighted loss function to settle the imbalance of algae-seawater samples, and an attention module to facilitate model focus on the discriminative features efficiently. To build the proposed model, we collected 119 Sentinel-1 SAR images acquired in the Yellow Sea and manually labeled 8441 samples, among which 4421/1896/2124 were used as the training/validation/testing dataset. Experiments show that the classification achieves the mean intersection over union (mIOU) of 86.31%, outperforming previous DL methods. Furthermore, each modification is effective, and the weighted loss function plays the most critical role. Moreover, we monitored green tide in the Yellow Sea from 2019 to 2021 using the proposed model and analyzed the relationship between green tide interannual variation and two primary environmental factors: nitrate concentration and sea surface temperature (SST). The interannual variation is characterized via three crucial indexes: bloom duration, coverage area, and nearshore damage. The detection results reveal that the bloom duration is the longest (shortest) in 2019 (2020), corresponding to the biggest (smallest) coverage area in 2019 (2020). In addition, the nearshore damage is the heaviest (lightest) in 2021 (2020). We also found that the interannual variation of green tide scales is partly related to the available nitrate concentration and SST variation in algae-distributed regions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
务实大船发布了新的文献求助10
刚刚
2秒前
Lingxiink发布了新的文献求助10
2秒前
深情安青应助甜甜采纳,获得10
2秒前
3秒前
Owen应助yelide采纳,获得10
4秒前
SweetyANN完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.3应助喜悦惮采纳,获得10
5秒前
5秒前
研友_nEoDm8发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
22336应助啊啊啊啊啊啊啊采纳,获得20
5秒前
5秒前
Bob完成签到,获得积分10
5秒前
郝天气完成签到,获得积分10
5秒前
勤恳万宝路完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
zhan发布了新的文献求助10
7秒前
fantasy应助Sunny采纳,获得10
7秒前
watermanlo完成签到,获得积分10
8秒前
SweetyANN发布了新的文献求助10
8秒前
向日葵发布了新的文献求助10
9秒前
1111111发布了新的文献求助10
10秒前
小怪发布了新的文献求助10
10秒前
小鱼儿发布了新的文献求助10
12秒前
之星君完成签到,获得积分10
13秒前
郝天气发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI6.3应助andjie采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
彭于晏应助yelide采纳,获得10
16秒前
北方知既白完成签到 ,获得积分10
16秒前
活泼的平灵完成签到,获得积分10
17秒前
NexusExplorer应助1111111采纳,获得10
17秒前
糖果苏扬完成签到 ,获得积分10
18秒前
我是老大应助追人的风筝采纳,获得10
18秒前
18秒前
分化完成签到 ,获得积分10
19秒前
健壮听露发布了新的文献求助10
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Geist der Kunst und Kultur 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Child and Adolescent Psychology 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
丝光沸石活性位点定向调控及其二甲醚羰基化性能研究 500
A Concise History of the World, 2nd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7419705
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9023331
关于积分的说明 19221489
捐赠科研通 7050287
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3234787
关于科研通互助平台的介绍 2397836
邀请新用户注册赠送积分活动 2217025