Оценка и визуализация показателей эффективности метода коррекции положения объектов на космических изображениях

Специалисты ООО «КодЛикс» продолжают работы в области разработки и экспериментального исследования методов и инструментов автоматизированной векторизации зданий и сооружений на аэрокосмических изображениях.

Подробная информация о разработанных методах представлена в следующих статьях:
1. Инструменты автоматизированной векторизации.
2. Инструменты коррекции положения и расчета высоты объекта.

Одним из основных направлений исследования разработанных методов является определение принципов оценки и визуализации показателей их качества, предназначенных для графического преставления достоинств и недостатков, также выбора решения, наиболее подходящего для конкретной задачи.

При коррекции положения (проецировании в основание) объектов на космических снимках первичными ключевыми показателями, определяющими эффективность работы оператора, являются:
1) точность коррекции положения объекта;
2) скорость выполнения операции (количество объектов в единицу времени).

Точность процедуры корректировки может быть выражена:
1) абсолютным смещением вершин скорректированного объекта относительно истинного положения, заданного эталоном (ошибка позиционирования);
2) отношением площади пересечения скорректированного объекта и его эталона к их объединению, называемой коэффициентом Жаккара.

Коэффициент Жаккара (также называется Intersection over Union или IoU) в настоящее время более распространен и является стандартом де-факто для оценки результатов конкурсов по обработке данных дистанционного зондирования, поскольку одинаково эффективно демонстрирует как разность площади созданного и эталонного объектов, так и отклонение положения. Особенность корректировки положения заключается в том, что разность в площади отсутствует (по сути это один и тот же объект, смещенный вдоль заданного вектора) и на передний план выходит абсолютная ошибка позиционирования вершин объекта, которая одинаково важна как для малых зданий частного сектора, так и для крупных промышленных сооружений.

Ошибка позиционирования складывается из ошибки самой процедуры корректировки и неточностей фотограмметрической обработки исходного космического снимка. Если первая ошибка определяется исключительно используемым методом корректировки положения, то вторая для проводимого эксперимента оценивается при сопоставлении результатов на двух изображениях разрешением 0.5 м/точку одного участка местности, полученных при различных углах съемки (далее по тексту называются изображение 1 и 2).

В рамках эксперимента выполнена корректировка положений объектов местности следующими способами:
– проецирование с визуальным определением положения основания (ручной режим);
– проецирование с визуальным определением положения основания и контролем точности путем измерения высоты объекта по тени и видимой части боковой проекции (ручной режим);
– разработанным инструментом (автоматический режим);
– разработанным инструментом с последующей (при необходимости) ручной корректировкой ошибок (автоматизированный режим).
Проецирование в ручном режиме выполнялось только по первому изображению, поскольку на втором основания находятся в тени и визуально практически не определяются.

Ошибка позиционирования характеризуется как средним значением (математическим ожиданием), так и средним квадратическим отклонением (СКО), которое с учетом неотрицательности ошибки в большей степени характеризует разброс значений справа от среднего.

Для визуализации результатов предлагается использовать график в системе координат «время векторизации» – «ошибка позиционирования» с нанесением маркеров для каждого способа, диаметр которых обратно пропорционален СКО ошибки.
Эффективность способа на графике характеризуется двумя факторами:
1) близостью маркера к началу координат;
2) диаметром маркера.

В настоящее время ведутся работы по созданию интегральных показателей эффективности методов автоматизированной векторизации, включающих статистические показатели ошибки позиционирования и времени выполнения операции над одним объектом.