Инструменты автоматизированной векторизации аэрокосмических изображений

Сотрудниками компании КодЛикс разработан инструмент для векторизации зданий и сооружений прямоугольной и ортогональной формы, который обеспечивает автоматизированный режим создания объекта по устанавливаемым оператором калибровочным точкам.

Векторизация зданий на аэрокосмическом снимке
 

Инструмент предназначен для внедрения в существующий процесс создания и обновления цифровых карт по космическим снимкам оптического диапазона с целью ускорения наиболее трудоемких и утомительных операций по выделению границ объектов.

Инструмент имеет возможность настройки размера выделяемого объекта с помощью регулировки порогового значения. 

Выделение тени и векторизация
 
 
Проведено экспериментальное определение показателей точности и скорости векторизации разработанного инструмента в сравнении с соответствующими показателями инструментов интерактивной векторизации существующих ГИС. Использована съемка городской территории разрешением 0.5 м, включающая многоквартирную жилую застройку и промышленные зоны, на основе которой создана эталонная векторная карта прямоугольных зданий и сооружений, содержащая 777 объектов. Для тестирования привлечены два эксперта, задачей которых являлось создать такую же карту при помощи интерактивного и разработанного автоматизированного инструментария.
Числовое выражение точности созданных экспертами карт определялось относительно эталонной карты с помощью следующих критериев:
1. Средняя квадратическая ошибка (RMSE) позиционирования точек объектов на созданной карте, которая рассчитывается как расстояние до ближайшей точки соответствующего эталонного объекта.
2. Средняя ротационная ошибка (MRE), рассчитываемая как минимальный угол между прямыми, образующими созданный и соответствующий эталонный объекты.
3. Коэффициент Жаккара, представляющий отношение площади пересечения созданного и соответствующего эталонного объекта к площади их объединения.
 
Средние значения скорости векторизации и параметров точности для созданных экспертами карт
Эксперт Метод Количество объектов Время векторизации, мин Время на объект, сек RMSE, пикселей MRE, град Коэффициент Жаккара, %
Эксперт 1  Интерактивный  775  180  13.94  1.779  0.751  90.93
 Разработанный  773  108  8.38  2.251  1.053  88.89
 Разность  

 -72

(-40%)

 -5.56

(-39.9%)

 +0.472

(+21%)

 +0.302

(+28.7%)

 –2.04
Эксперт 2  Интерактивный  773  188  14.59  1.567  0.728  91.33
 Разработанный  770  138  10.75  1.909  0.925  90.33
 Разность  

 -50

(-26.8%)

 -3.84

(-26.3%)

 +0.342

(+17.9)

 +0.197

(+21.3%)

 –1
 
Ниже представлен процесс работы автоматизированного инструмента векторизации объектов прямоугольной и ортогональной формы.
 
Представлена последовательная векторизация пяти зданий и сооружений ортогональной формы по устанавливаемым оператором калибровочным точкам.

Представлена последовательная векторизация трех промышленных сооружений сложной ортогональной формы.

Показана векторизация городской застройки (5-этажные дома). Выполняется выделение прямоугольных объектов по 1-2 калибровочным точкам с последующим проецированием и расчетом высот всех созданных объектов по теням. Высота объектов в метрах показана в центре каждого объекта.

Показана векторизация городской застройки (5-этажные дома), причем основания трех из четырех выделяемых зданий закрыты деревьями или находятся в тени. Выполняется выделение прямоугольных объектов по 1-2 калибровочным точкам, небольшая ручная корректировка, а также заключительные проецирование и расчет высот всех созданных объектов по теням.

Представлены векторизация, проецирование и расчет высоты одиночного объекта, основание которого полностью находится в тени и частично скрыто растительностью.

Показано проецирование объекта в основание и расчет высот по теням в условиях, когда граница тени частично закрыта растительностью, основание находится в тени и визуально имеет низкий контраст.

Показано проецирование объектов в основание и расчет высот по теням в условиях, когда граница тени закрыта растительностью.