Ανίχνευση και Εξαγωγή του Οδικού δικτύου με Αντικειμενοστραφή Ανάλυση Υπερφασματιικών Δεδομένων Αερομεταφερόμενου Σαρωτή
Από RemoteSensing Wiki
| Γραμμή 27: | Γραμμή 27: | ||
β) Συγχρονισμός δεδομένων θέσης-πλοήγησης (attitude-navigation data) με τα υπερφασματικά δεδομένα και γεωμετρική διόρθωση των υπερφασματικών απεικονίσεων. | β) Συγχρονισμός δεδομένων θέσης-πλοήγησης (attitude-navigation data) με τα υπερφασματικά δεδομένα και γεωμετρική διόρθωση των υπερφασματικών απεικονίσεων. | ||
| + | |||
| + | Η ψηφιακή επεξεργασία των υπερφασματικών απεικονίσεων είχε ως στόχο την ανάδειξη των βέλτιστων μεθόδων για την ανίχνευση και εξαγωγή του οδικού δικτύου. Από τις μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών χρησιμοποιήθηκαν ο έλεγχος συσχέτισης και ο έλεγχος εντροπίας. | ||
| + | |||
| + | Η διερεύνηση και ανάδειξη κάποιων δευτερευόντων τύπων κάλυψης του εδάφους έγινε με την χρήση λόγων και πράξεων μεταξύ των καναλιών των υπερφασματικών απεικονίσεων. Οι δευτερεύοντες τύποι κάλυψης του εδάφους, όπως το νερό ή οι σκιάσεις είναι αυτοί που σε πολλές περιπτώσεις συγχέονται με τους δρόμους ή που η πλήρης αποκοπή τους από την συνέχεια της όλης διαδικασίας είναι απαραίτητη για την εξαγωγή αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Συνεπώς ο εντοπισμός και η ανάδειξή τους παίζει σημαντικό ρόλο κατά την ανάπτυξη της μεθοδολογίας για την ανίχνευση και εξαγωγή των δρόμων. Έτσι χρησιμοποιήθηκαν οι εξής λόγοι καναλιών: | ||
Αναθεώρηση της 19:38, 4 Μαρτίου 2010
Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε με σκοπό την διερεύνηση των δυνατοτήτων της Αντικειμενοστραφούς Ανάλυσης σε Υπερφασματικές Απεικονίσεις από αερομεταφερόμενο σαρωτή στην ανίχνευση και εξαγωγή του οδικού δικτύου.
Η λήψη έγινε με χρήση του αερομεταφερόμενου δέκτη CASI 550 που σχεδιάστηκε από την Καναδική εταιρία ITRES. Οι απεικονίσεις λήφθηκαν στην περιοχή του Calgary στον Καναδά, αλλά και στην ευρύτερη περιοχή της Χαλκίδας με χωρική διακριτική ικανότητα 3-4 m. Επίσης μελετήθηκε και μια δεύτερη απεικόνιση από την περιοχή της Χαλκίδας με 16 υπερφασματικά κανάλια και με χωρική διακριτική ικανότητα 1-2 m. Όσον αφορά στην προεπεξεργασία των εικόνων, πραγματοποιήθηκε γεωμετρική και ραδιομετρική διόρθωση και έπειτα εφαρμόστηκαν μέθοδοι Επιλογής Χαρακτηριστικών, όπως η ανάλυση Συσχέτισης και ο υπολογισμός της Εντροπίας μετά την επιλογή δειγμάτων από τις εικόνες. Επιπλέον εφαρμόστηκαν η μέθοδος Ανάλυσης Κύριων Συνιστωσών (PCA) και ο Μετασχηματισμός Ελαχιστοποίησης του Θορύβου (MNF), για τη μείωση της διάστασης του υπερφασματικού χώρου.
Κατά την επεξεργασία των εικόνων χρησιμοποιήθηκαν μέθοδοι αντικειμενοστραφούς ανάλυσης με χρήση του λογισμικού eCognition. Το πλήθος των επιλογών που υπάρχουν κατά την Αντικειμενοστραφή Ανάλυση σε συνδυασμό με την μεγάλη διάσταση των υπερφασματικών δεδομένων έδωσε την δυνατότητα να αναπτυχθούν διαφορετικές μεθοδολογικές προσεγγίσεις για την ανάλυση των απεικονίσεων, ανάλογα με τις παραμέτρους, τον τρόπο ταξινόμησης, ή τα εισαγόμενα δεδομένα κατά την εκάστοτε προσέγγιση. Έπειτα εφαρμόστηκε μια μέθοδος σύγκρισης των ταξινομήσεων με το υφιστάμενο οδικό δίκτυο για τον έλεγχο και την αξιολόγησή των αποτελεσμάτων.
Η διερεύνηση των δυνατοτήτων ανίχνευσης και εξαγωγής οδικών χαρακτηριστικών με εφαρμογή διαφόρων τηλεπισκοπικών μεθόδων και τεχνικών έγινε σε τρεις υπερφασματικές απεικονίσεις, η λήψη των οποίων πραγματοποιήθηκε στην περιοχή Calgary του Καναδά και στην ευρύτερη περιοχή της Χαλκίδας. Οι δύο απεικονίσεις φαίνονται στην εικόνα 1.
Εικόνα 1: Αριστερά η εικόνα του Calgary (Καναδάς) και δεξιά η εικόνα της Χαλκίδας σε φυσικό έγχρωμο σύνθετο (R,G,B).
Οι δέκτες οι οποίοι επιλέχθηκαν για το αερομεταφερόμενο σύστημα λήψης θερμικών και υπερφασματικών τηλεπισκοπικών απεικονίσεων, το οποίο αναπτύχθηκε (Κολοκούσης, 2007), ήταν ο θερμικός δέκτης TABI-320 και ο υπερφασματικός δέκτης CASI-550 της καναδικής εταιρίας ITRES. Ο δέκτης CASI στην κατάσταση λειτουργίας Hyperspectral καταγράφει συνεχόμενα φασματικά κανάλια τα οποία καλύπτουν όλο το εύρος από 420-965nm.
Η απεικόνιση του Calgary στον Καναδά αποτελεί μια πολύ καλής ποιότητας υπερφασματική εικόνα. Η λήψη της έγινες κατά την εκπαίδευση του Πολυχρόνη Κολοκούση για την χρήση του υπερφασματικού δέκτη CASI-550 από την κατασκευάστρια εταιρία ITRES στον Καναδά, όπου εδράζεται. Ο δέκτης κατέγραφε σε 48 κανάλια και ήταν συνδεδεμένος με αδρανειακό σύστημα GPS της ίδιας εταιρίας μέσα στο αεροσκάφος, το οποίο πετούσε σε σχετικά χαμηλό υψόμετρο. Ως αποτέλεσμα ήταν μια υπερφασματική απεικόνιση χωρικής διακριτικής ικανότητας 3-4 m με πολύ καλή γεωμετρική και ραδιομετρική διόρθωση.
Το αερομεταφερόμενο σύστημα λήψης υπερφασματικών απεικονίσεων το οποίο αναπτύχθηκε αποτελείται από:
1. τον υπερφασματικό δέκτη CASI-550 (κατασκευή ITRES).
2. το αδρανειακό/GPS (IMU/GPS) σύστημα εντοπισμού και συνεχούς καταγραφής της ακριβούς θέσης του αεροσκάφους, CMIGITS III (κατασκευή BEI Systron Donner).
Τα στάδια της προεπεξεργασίας θα μπορούσαν να χωριστούν σε δύο βασικά βήματα:
α) Ραδιομετρική διόρθωση των υπερφασματικών δεδομένων.
β) Συγχρονισμός δεδομένων θέσης-πλοήγησης (attitude-navigation data) με τα υπερφασματικά δεδομένα και γεωμετρική διόρθωση των υπερφασματικών απεικονίσεων.
Η ψηφιακή επεξεργασία των υπερφασματικών απεικονίσεων είχε ως στόχο την ανάδειξη των βέλτιστων μεθόδων για την ανίχνευση και εξαγωγή του οδικού δικτύου. Από τις μεθόδους επιλογής χαρακτηριστικών χρησιμοποιήθηκαν ο έλεγχος συσχέτισης και ο έλεγχος εντροπίας.
Η διερεύνηση και ανάδειξη κάποιων δευτερευόντων τύπων κάλυψης του εδάφους έγινε με την χρήση λόγων και πράξεων μεταξύ των καναλιών των υπερφασματικών απεικονίσεων. Οι δευτερεύοντες τύποι κάλυψης του εδάφους, όπως το νερό ή οι σκιάσεις είναι αυτοί που σε πολλές περιπτώσεις συγχέονται με τους δρόμους ή που η πλήρης αποκοπή τους από την συνέχεια της όλης διαδικασίας είναι απαραίτητη για την εξαγωγή αξιόπιστων αποτελεσμάτων. Συνεπώς ο εντοπισμός και η ανάδειξή τους παίζει σημαντικό ρόλο κατά την ανάπτυξη της μεθοδολογίας για την ανίχνευση και εξαγωγή των δρόμων. Έτσι χρησιμοποιήθηκαν οι εξής λόγοι καναλιών:
