Planetary rover systems need to perform terrain segmentation to identify drivable areas as well as identify specific types of soil for sample collection. The latest Martian terrain segmentation methods rely on supervised learning which is very data hungry and difficult to train where only a small number of labeled samples are available. Moreover, the semantic classes are defined differently for different applications (e.g., rover traversal vs. geological) and as a result the network has to be trained from scratch each time, which is an inefficient use of resources. This research proposes a semi-supervised learning framework for Mars terrain segmentation where a deep segmentation network trained in an unsupervised manner on unlabeled images is transferred to the task of terrain segmentation trained on few labeled images. The network incorporates a backbone module which is trained using a contrastive loss function and an output atrous convolution module which is trained using a pixel-wise cross-entropy loss function. Evaluation results using the metric of segmentation accuracy show that the proposed method with contrastive pretraining outperforms plain supervised learning by 2%-10%. Moreover, the proposed model is able to achieve a segmentation accuracy of 91.1% using only 161 training images (1% of the original dataset) compared to 81.9% with plain supervised learning.


翻译:最新的火星地貌地貌地貌分层方法依赖于监督性学习,这种学习非常缺乏数据,很难在只有少量标签样本的情况下进行训练。此外,语义类对于不同的应用(例如,rover Traversal vs.地质学)有不同的定义,因此,网络必须从零开始接受培训,这是对资源的低效利用。这项研究建议为火星地貌分层设计一个半监督的学习框架,在其中,以不受监督的方式对未贴标签图像进行训练的深层分层网络被转移到用很少贴标签图像培训的地形分层任务。网络中包含一个主干模块,该模块经过培训时使用了对比性损失功能,并使用像素一样的跨大西洋分层损失功能来培训。使用分层精确度测量的测量结果显示,拟议的方法以对比性前训练出未经2%-10%监督的平面图象学。此外,仅使用1%的原始精确度(1%)的精确度模型,可以实现1%的原始分析性图像。

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