Deep learning has largely reshaped remote sensing (RS) research for aerial image understanding and made a great success. Nevertheless, most of the existing deep models are initialized with the ImageNet pretrained weights. Since natural images inevitably present a large domain gap relative to aerial images, probably limiting the finetuning performance on downstream aerial scene tasks. This issue motivates us to conduct an empirical study of remote sensing pretraining (RSP) on aerial images. To this end, we train different networks from scratch with the help of the largest RS scene recognition dataset up to now -- MillionAID, to obtain a series of RS pretrained backbones, including both convolutional neural networks (CNN) and vision transformers such as Swin and ViTAE, which have shown promising performance on computer vision tasks. Then, we investigate the impact of RSP on representative downstream tasks including scene recognition, semantic segmentation, object detection, and change detection using these CNN and vision transformer backbones. Empirical study shows that RSP can help deliver distinctive performances in scene recognition tasks and in perceiving RS related semantics such as "Bridge" and "Airplane". We also find that, although RSP mitigates the data discrepancies of traditional ImageNet pretraining on RS images, it may still suffer from task discrepancies, where downstream tasks require different representations from scene recognition tasks. These findings call for further research efforts on both large-scale pretraining datasets and effective pretraining methods. The codes and pretrained models will be released at https://github.com/ViTAE-Transformer/ViTAE-Transformer-Remote-Sensing.


翻译:深度学习对航空图像识别领域产生了巨大的影响并取得了显著的成果。然而,目前大多数深度模型都是使用ImageNet预训练权重初始化的。由于自然图像和航空图像存在较大的域差异,这可能限制了针对下游航空场景任务的微调性能。这一问题促使我们对航空感知预训练(RSP)进行实证研究。为此,我们使用迄今为止最大的RS场景识别数据集——MillionAID,从头开始训练不同的网络,得到一系列RS预训练骨干网络,包括卷积神经网络(CNN)和视觉变换,例如Swin和VitAE,它们在计算机视觉任务中展示了良好的性能。然后,我们使用这些CNN和Vision Transformer的骨干网络研究了RSP对代表性下游任务的影响,包括场景识别、语义分割、目标检测和变化检测。实证研究表明,RSP能够在场景识别任务中提供独特的性能,并能感知到RS相关语义,例如“桥”和“飞机”。我们还发现,虽然RSP缓解了传统ImageNet预训练在RS图像上的数据差异,但它仍然可能受到任务差异的影响,因为下游任务需要与场景识别任务不同的表示形式。这些发现需要进一步研究大规模预训练数据集和有效的预训练方法。代码和预训练模型将在以下网址上发布:https://github.com/ViTAE-Transformer/ViTAE-Transformer-Remote-Sensing。

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