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Título: DEEP LEARNING-BASED DOMAIN ADAPTATION FOR CHANGE DETECTION IN TROPICAL FORESTS
Autor: PEDRO JUAN SOTO VEGA
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):  RAUL QUEIROZ FEITOSA - ADVISOR
GILSON ALEXANDRE OSTWALD PEDRO DA COSTA - CO-ADVISOR

Nº do Conteudo: 53774
Catalogação:  20/07/2021 Idioma(s):  ENGLISH - UNITED STATES
Tipo:  TEXT Subtipo:  THESIS
Natureza:  SCHOLARLY PUBLICATION
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53774@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=53774@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.53774

Resumo:
Earth observation data are frequently affected by the domain shift phenomenon. Changes in environmental conditions, geographical variability and different sensor properties typically make it almost impossible to employ previously trained classifiers for new data without a significant drop in classification accuracy. Domain adaptation (DA) techniques based on Deep Learning models have been proven useful to alleviate domain shift. Recent improvements in DA technology rely on adversarial training to align features extracted from images of the different domains in a common latent space. Another way to face the problem is to employ image translation techniques, and adapt images from one domain in such a way that the transformed images contain characteristics that are similar to the images from the other domain. In this work two different DA approaches for change detection tasks are proposed, which are based on a particular image translation technique, the Cycle-Consistent Generative Adversarial Network (CycleGAN), and on a representation matching strategy, the Domain Adversarial Neural Network (DANN). In particular, additional constraints in the training phase of the original CycleGAN model components are proposed, as well as an unsupervised pseudo-labeling procedure, to mitigate the negative impact of class imbalance in the DANN-based approach. The proposed approaches were evaluated on a deforestation detection application, considering different sites in the Amazon rain-forest and in the Brazilian Cerrado (savanna) biomes. In the experiments each site corresponds to a domain, and the accuracy of a classifier trained with images and references from one (source) domain is measured in the classification of another (target) domain. The experimental results show that the proposed approaches are successful in alleviating the domain shift problem.

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