Multi-BVOC Super-Resolution Exploiting Compounds Inter-Connection

要約

陸上生態系から地球の大気中に放出される生物由来の揮発性有機化合物 (BVOC) は、大気化学の重要な要素です。
測定値が不足しているため、BVOC 排出マップの信頼性の高い強化は、大気化学モデル、気候モデル、および大気質モデルのためのより高密度のデータを提供するのに役立ちます。
この研究では、さまざまな化合物の寄与を同時に利用することで、粗い BVOC 排出マップを超解像する戦略を提案します。
この目的のために、我々はまず、いくつかの BVOC 種間の空間的相互接続を正確に調査します。
次に、見つかった類似点を利用してマルチ画像超解像度 (MISR) システムを構築します。このシステムでは、さまざまな化合物に関連付けられた多数の発光マップが集約され、超解像度 (SR) 性能が向上します。
結合した BVOC の種類と数に関して、さまざまな構成を比較します。
私たちの実験結果は、BVOC の関係をプロセスに組み込むことで超解像マップの精度を大幅に向上できることを示しています。
興味深いことに、相関性の低い化合物の発光マップを集計すると、最良の結果が得られます。
この特異性は、他のデータ ドメインについてすでに推測されていたことを裏付けるようです。つまり、結合された相関のない情報は、MISR のパフォーマンスを向上させるのに、相関のある情報よりも役立ちます。
それにもかかわらず、提案された研究は、複数の異なる化合物の融合によるBVOC排出のSRにおける最初の試みを表している。

要約(オリジナル)

Biogenic Volatile Organic Compounds (BVOCs) emitted from the terrestrial ecosystem into the Earth’s atmosphere are an important component of atmospheric chemistry. Due to the scarcity of measurement, a reliable enhancement of BVOCs emission maps can aid in providing denser data for atmospheric chemical, climate, and air quality models. In this work, we propose a strategy to super-resolve coarse BVOC emission maps by simultaneously exploiting the contributions of different compounds. To this purpose, we first accurately investigate the spatial inter-connections between several BVOC species. Then, we exploit the found similarities to build a Multi-Image Super-Resolution (MISR) system, in which a number of emission maps associated with diverse compounds are aggregated to boost Super-Resolution (SR) performance. We compare different configurations regarding the species and the number of joined BVOCs. Our experimental results show that incorporating BVOCs’ relationship into the process can substantially improve the accuracy of the super-resolved maps. Interestingly, the best results are achieved when we aggregate the emission maps of strongly uncorrelated compounds. This peculiarity seems to confirm what was already guessed for other data-domains, i.e., joined uncorrelated information are more helpful than correlated ones to boost MISR performance. Nonetheless, the proposed work represents the first attempt in SR of BVOC emissions through the fusion of multiple different compounds.

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