/ Модель

Характеристики

Лицензия
Своя лицензия
Базовая модель
mit-b2
Библиотека
pytorch
Опубликована
11 июл 2026

phenoembed-mitb2

ЭмбеддингиТекст → embedding

PhenoEmbed MiT-B2 преобразует временные ряды мультиспектральных снимков крон деревьев с БПЛА в векторы признаков для анализа сезонной фенологии и поиска похожих крон.

0скачиваний за 30 дней0лайковвеса обновлены11 июл 2026

Бенчмарки

Как модель справилась с задачами пользователей ailist и что о ней публикуют открытые лидерборды

Публичные оценки

Из открытых лидербордов. Сравнивайте результаты одного теста при одинаковых условиях — отсутствие оценки не значит, что модель хуже.

В подключённых источниках результатов для этой модели пока нет.

Что умеет модель

Описание составлено по карточке модели и метаданным Hugging Face

PhenoEmbed MiT-B2 — модель извлечения признаков, разработанная для анализа сезонной динамики отдельных крон деревьев по временным рядам мультиспектральных снимков с БПЛА. Она использует пространственный энкодер SegFormer MiT-B2 и временной Transformer: последовательность из 18 выровненных наблюдений каждой кроны преобразуется в один L2-нормированный вектор размерности 256. На вход подаются четыре канала — красный, зелёный, red-edge и ближний инфракрасный; базовая модель — nvidia/mit-b2, дообученная с помощью самообучения на временных контрастивных представлениях и реконструкции.

Модель предназначена для построения признаков на уровне крон, анализа фенологии леса, поиска похожих крон и подготовки представлений для последующих задач дистанционного зондирования Земли. Она не классифицирует виды деревьев и не выполняет сегментацию. Обучение проводилось на данных одного лесного участка в Германии, за один год и с одного типа сенсора. Перенос на другие участки, годы, сенсоры и разрешения не проверен; для работы нужны совмещённые наблюдения одной и той же кроны и соответствующая калибровка reflectance. Репозиторий содержит веса PyTorch, для загрузки используется пользовательская архитектура на PyTorch Lightning, а не transformers.AutoModel. Лицензия указана как other; конкретные условия в доступных данных не раскрыты.

Сценарии применения

  • Извлечение сезонных признаков отдельных крон деревьев
  • Анализ изменений фенологии леса в течение сезона
  • Поиск похожих крон по мультиспектральным временным рядам
  • Подготовка признаков для последующей классификации крон
  • Исследование устойчивости моделей деревьев к сезонным изменениям

Ограничения

Модель обучена на данных одного лесного участка, одного года и одного типа сенсора; перенос на другие условия не проверен. Она требует выровненных наблюдений одной кроны во времени, а сходство векторов само по себе не подтверждает вид дерева, состояние здоровья или точность сегментации.

Карточка модели

README от автора на Hugging Face, как он его опубликовал

Открыть на Hugging Face

PhenoEmbed MiT-B2

PhenoEmbed is a self-supervised temporal feature extractor for individual tree crowns observed in multispectral UAV image time series. It converts an aligned sequence of crown-centered multispectral crops into one L2-normalized, 256-dimensional vector summarizing seasonal crown appearance.

The model was developed to capture phenological changes such as leaf emergence, canopy closure, senescence, and leaf-off conditions. It is intended as a representation model for downstream tree-level Earth-observation tasks rather than as a species classifier or segmentation model.

phenoembed

Model Description

  • Architecture: SegFormer MiT-B2 spatial encoder with temporal Transformer
  • Base model: nvidia/mit-b2
  • Input bands: red, green, red-edge, and near-infrared
  • Temporal observations: 18 acquisition dates
  • Crop extent: 16 m × 16 m per crown
  • Stored crop resolution: 288 × 288 pixels
  • Backbone input resolution: 224 × 224 pixels
  • Output: one L2-normalized 256-dimensional embedding per crown
  • Training method: self-supervised temporal contrastive learning and masked temporal reconstruction
  • Spatial backbone: frozen during training
  • Trainable components: multispectral adapter, temporal Transformer, projection head, and reconstruction head

A trainable 1 × 1 convolution maps the four multispectral bands to the three-channel input expected by the ImageNet-pretrained MiT-B2 backbone. It is initialized with red and green passed to their corresponding channels and the third channel initialized from the mean of red-edge and NIR. All adapter weights remain trainable.

Per-date spatial features are combined with normalized seasonal time features using a two-layer, four-head temporal Transformer.

Training Data

The model was trained on HeideBench, a multispectral UAV time-series dataset covering a forest patch in Dölauer Heide, Halle (Saale), Germany.

The training corpus contains:

  • 18 UAV orthomosaics acquired between 6 March and 5 November 2025
  • 5,885 crop-safe individual tree crowns
  • 105,930 crown-date crop instances
  • 5,297 training crowns and 588 validation crowns
  • Canonical band order: R, G, RE, NIR
  • Average source ground sampling distance: 5.53 cm per pixel

Crown polygons were used as fixed object anchors for extracting aligned crops of the same tree through time.

Input Preprocessing

Input reflectance values must be arranged in canonical order:

R, G, RE, NIR

The preprocessing used during training was:

  1. Divide reflectance values by 10,000.
  2. Clip values to the range [0, 4].
  3. Normalize each band using the following statistics:
BandMeanStandard deviation
R0.061057860.05220907
G0.079396600.05130135
RE0.314159160.20160384
NIR0.675972590.40058157

Invalid pixels are excluded using the accompanying alpha mask.

Each acquisition date also receives a normalized seasonal coordinate:

(day - first_day) / (last_day - first_day)

Inputs from other sensors or sites should be calibrated to comparable reflectance units. Reusing the HeideBench normalization statistics outside the training domain may not be appropriate.

Training Configuration

  • Batch size: 2
  • Completed optimization steps: 50,000
  • Optimizer: AdamW
  • Learning rate: 5 × 10⁻⁵
  • Weight decay: 10⁻⁴
  • Temporal masking probability: 0.3
  • Contrastive temperature: 0.2
  • Contrastive-loss weight: 1.0
  • Reconstruction-loss weight: 1.0
  • Precision: mixed 16-bit
  • Checkpoint selection: minimum validation objective

A separate batch-size-16 sensitivity run was also evaluated. It did not improve the intrinsic embedding diagnostics under its training schedule, but it used a different learning rate and stopping configuration and should not be interpreted as a controlled batch-size ablation.

Usage

PhenoEmbed uses a custom PyTorch Lightning architecture and cannot be loaded directly with transformers.AutoModel.

Clone and install the PhenoEmbed repository, prepare a compatible crop manifest, and run:

PYTHONPATH=src python -m phenoembed.inference.export_embeddings \
  --checkpoint-path phenoembed-mitb2-full.ckpt \
  --data-config configs/dataloader_full.toml \
  --output-path outputs/crown_embeddings.csv \
  --npz-path outputs/crown_embeddings.npz \
  --device cuda

The CSV contains the crown identifier, acquisition-date sequence, and 256 embedding dimensions. The optional NPZ output contains crown_id, date_sequence, and embedding arrays.

Evaluation

Intrinsic evaluation on 5,885 HeideBench crowns produced:

DiagnosticResult
Variance explained by PC1 and PC225.1%
Variance explained by the first 8 PCs71.8%
Median top-1 cosine similarity0.946
Median cosine similarity among top-10 neighbors0.902
NDVI-amplitude linear probe, five-fold CV R²0.525
NDRE-amplitude linear probe, five-fold CV R²0.414

The linear-probe results show that the embeddings retain measurable information about seasonal vegetation change. PCA and nearest-neighbor similarity are intrinsic representation diagnostics, not downstream accuracy measurements.

Intended Uses

PhenoEmbed is intended for:

  • Crown-level temporal representation extraction
  • Forest phenology analysis
  • Similarity search and crown retrieval
  • Phenology-aware feature generation
  • Research on seasonally robust tree-level models
  • Future integration with crown segmentation or classification systems

Limitations

  • The model was trained on one forest site, one year, and one UAV sensor.
  • Generalization across sites, years, sensors, and spatial resolutions has not yet been established.
  • The model expects aligned observations of the same annotated crown through time.
  • The selected model uses only a small number of in-batch contrastive negatives.
  • The MiT-B2 backbone is frozen and receives four-band information through a learned four-to-three-channel adapter.
  • The reconstruction objective predicts per-date band means rather than detailed spatial structure.
  • Current evaluation is intrinsic. Improved downstream crown segmentation under seasonal shift has not yet been demonstrated.
  • Embedding similarity must not be interpreted as species identity, ecological equivalence, health status, or segmentation accuracy without independent validation.

Citation

@inproceedings{khan2026phenoembed,
  title     = {PhenoEmbed: Self-Supervised Multispectral UAV Time-Series
               Embeddings for Individual Tree Crown Phenology},
  author    = {Khan, Taimur},
  year      = {2026},
  note      = {Resilience and AI Workshop at Informatik Festival 2026}
}

Please also cite the training dataset:

@dataset{khan2026heidebench,
  author    = {Khan, Taimur},
  title     = {HeideBench: A Multispectral UAV Time-Series Benchmark for
               Forest Crown Phenology in Dölauer Heide},
  publisher = {PANGAEA},
  year      = {2026},
  doi       = {10.1594/PANGAEA.993969}
}

License

The release license for the PhenoEmbed weights must be stated here before publication. Use of the model must also comply with the terms of the pretrained MiT-B2 model and the HeideBench dataset.

Как запустить

На своей GPU в ailist. Цена — по текущим предложениям провайдеров

GPU в ailist

Универсальный рантайм · pytorch

Нельзя запустить

В репозитории нет config.json: не понять архитектуру модели.

Ревизия весов
bbb1d01

0 моделей