بخشی از مقاله
چکیده
استخراج اتوماتیک عوارض با استفاده از تصاویر هوایی و ماهوارهاي یکی از موضوعات مهم تحقیقات در چند دهه اخیر بوده و در این زمینه دادههاي ارتفاعی لیزراسکنر - لیدار - نیز به عنوان یک منبع داده بسیار سودمند مورد استفاده قرار میگیرد. در این مقاله در استخراج ساختمان مورد ارزیابی قرار گرفته و با توجه به مشکلات این مدلها، یک مدل بهینه snakeکارایی برخی مدلهاي snake به منظور استخراج ساختمان از تصاوي رنگی هوایی و دادههاي لیدار ارائه شده و مورد ارزیابی قرار میگیرد. مدل snake یک متد کمینه کردن انرژي است که منحنی اولیه را با استفاده از ثوابت خارجی و تاثیرات بدست آمده از خود تصویر به سمت از دو منظر مد نظر snakeعوارضی چون لبهها و خطوط هدایت میکند.
بر اساس خواص هندسی و رادیومتریکی ساختمانها مدل قرار میگیرد: انتخاب نقاط اولیه و انتخاب تابع انرژي خارجی. مدل ارائه شده با استفاده از فاکتور شباهت ارتفاعی و فاکتور شباهت را به خوبی به سمت محدوده عوارض snake منحنی Gradient Vector Flow - GVF - درجات خاکستري به همراه مدل هدایت میکند. پس از استخراج منحنی نهایی محدودههاي ساختمان، به منظور بهبود دقت، با یک فرآیند جنرالیزاسیون، منحنی- ، این الگوریتم جدید توانایی هدایت سریعتر و پایدارتر snakeهاي استخراج شده را جنرالیزه میکنیم. در مقایسه با مدل اولیه منحنی اولیه به سمت محدوده عوارض ساختمانی در مناطق پیچیده را داراست؛ انجام جنرالیزاسیون نیز علاوه بر بهبود مدل از نظر بصري، دقت مدل را نیز تا حدودي بهبود داده است.
مقدمه
امروزه استخراج اتوماتیک عوارض ساخت دست بشر مانند ساختمانها و راهها در مناطق شهري از جمله موضوعات مورد علاقه در رشتههاي فتوگرامتري و ماشینبینایی است. تحقیقات در این زمینه از سال 1980 آغاز شده و از تصاویر مختلفی از جمله تصاویر بهروزرسانی و . استخراج اتوماتیک عوارض در ایجاد]1[تکباندي، تصاویر رنگی و تصاویر اسکنرهاي لیزري استفاده شده است اطلاعات جغرافیایی مورد استفاده قرار میگیرد.
ایجاد پایگاه داده بهروز در مناطق شهري معمولاً به داده سیستمهاي پایگاههاي وسیله پردازش تصاویر هوایی اخذ شده و به روش فتوگرامتري انجام میگیرد؛ این تصاویر حاوي اطلاعات دقیق، کامل و بهروز هستند. با توجه به اینکه تفسیر غیر اتوماتیک تصاویر زمانبر است، تلاشهاي بسیاري به منظور تسریع این فرآیند با استفاده از روشهاي اتوماتیک و نیمهاتوماتیک صورت گرفته است.
روشها و الگوریتمهاي متنوعی به منظور بازسازي دوبعدي و سهبعدي مدل استفاده از تغییرات ارتفاعی باDash ]2[ساختمانها از تصاویر هوایی و ماهوارهاي ارائه شده است. به عنوان نمونه، در این زمینه عوارض موجود در دادهها، روشی بر اساس انحراف معیار ارتفاعی به منظور جداسازي گیاهان و ساختمانها توسعه نیز روشی براي مشخص کردن عوارض مختلف موجود در تصویر با استفاده ار تلفیق مدل فازي و Samadzadegan ]3[داد.
شبکههاي عصبی ارائه کرد. در این روش، اطلاعات ساختاري، بافتی و طیفی عوارض موجود استخراج شده و با پردازش منطق فازي پس از استخراج و اتصال پیکسلهاي لبه، ارتفاع ساختمانها با استفاده از دادههاي لیزر Hongjian ]4[آمیخته شده است. اسکنر، مدل سهبعدي ساختمانها را بازسازي کرد. در سال 1988 توسط snake است. مدل snakeیکی از روشهایی که در استخراج ساختمان مورد استفاده قرار میگیرد، مدل مطرح شد. این مدل که از اطلاعات کلی تصویر براي رسیدن به منحنیهاي باز وبسته استفاده میکند، نیازي به دانش Kass ]5[ اولیه در مورد تصویر ندارد.
بنابراین این روش بصورت گسترده در در پردازش تصویر همچون قطعهبندي تصویر، پایش تصویر و یک روش کمینه کردن انرژي است که منحنی اولیه را با snakeبازسازي سهبعدي عارضه مورد استفاده قرار میگیرد. مدل استفاده از ثوابت خارجی و تاثیرات بدست آمده از خود تصویر به سمت عوارضی چون لبهها و خطوط هدایت میکند.
با Cohen ]6[، تلاشهاي بسیاري به منظور گسترش و بهبود این روش پیشنهاد شده است. snakeپس از تعریف مدل اولیه را Gradient Vector Flow نیز مدل Prince ]7[ و Xu را بهبود بخشید. snake مقداري مدل اولیه balloonتعریف مدل به منظور کمینه کردن تابع انرژي از برنامهنویسی پویا استفاده Amini ]8[به منطور حل برخی از مدلهاي پیشین ارئه کردند.
به snake نیز از چندین منحنی Chalana ]9[ همچنین در زمینههاي مختلفی مورد استفاده قرار گرفت؛ snakeکرد. مدل نیز یک روش نیمه-Ruzer ]10[منظور کشف محدوده قلب در تصاویر پزشکی استفاده کرد. در زمینه استخراج ساختمان نیز اتوماتیک استخراج ساختمان در مناطق متراکم غیرمنطم از تصاویر هوایی مطرح کرد. این روش از یک استراتژي به منظور استخراج منطقه DSMمحدوده اولیه ساختمانها استفاده کرد.
در این استراتژي محدوده اولیه ساختمانها به صورت اتوماتیک و از یک مدل بهبودیافته Peng ]1[ و با تلفیق برنامهنویسی پویا بهبود داده میشود. snakeاستخراج شده است. با استفاده از مدل به منظور استخراج ساختمان از تصاویر تکباندي با قدرتتفکیک بالا ارئه کرد. این مدل هم از نظر فرآیند انتخاب نقاط snake نیز یک روش نیمهاتوماتیک استخراج ساختمان در مناطق Mayungaa ]11[اولیه و هم تابع انرژي خارجی بهبود یافته است.
radial castingساختاریافته و ساختارنیافته شهري از تصاویر یکباندي با قدرت تفکیک بالا ارائه کرد. مدل ارائه شده از الگوریتم محدوده صحیح ساختمانها را استخراج کرد. snake استفاده کرد و با استفاده از مدل snakeبراي پردازش منحنی بهبود داده شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. روش ارئه snakeدر این مقاله یک روش جدید یافتن محدوده بر مبناي مدل شده یک روش اتوماتیک بوده که نسبت به مدلهاي پیشین قابلیت هدایت سریعتر و پایدارتر منحنی اولیه به سمت محدوده صحیح عوارض ساختمانی در مناطق پیچیده را دارد. در این مدل به منظور یافتن محدوده اولیه ساختمانها، مناطقی با ارتفاعات منطقه جستجو میشود.
DSMبیشینه محلی در Active contourمدلهاي ، تلاشهاي بسیاري براي بهبود این مدل صورت گرفته و مدلهاي مختلفی ] Kass4[ توسط snakeپس از تعریف مدل اولیه Activeتعریف شده است؛ توسعه مدلهاي مختلف باعث ایجاد دستهبندي جدیدي شده و تمامی این مدلها تحت عنوان از دیدگاه مدلسازي و پیادهسازي به دو صورت کلی تعریف میشود: Active Contour ها شناخته میشوند. مدلهايContour Kassمدلهاي غیر پارامتریک یا هندسی و پارامتریک. مدل پارامتریک یا صریح یک مدل کلاسیک بوده که نخستین بار توسط ]مطرح شده است.
در این مدل منحنی بصورت صریح با استفاده از نقاط تعریف میشود. در مدل هندسی یا ضمنی نیز که توسط مورد استفاده قرار گرفته است، منحنی بصورت ضمنی و با قرار دادن منحنی در یک تابع با بعد بالاتر و استفاده از Caselles12[ این تابع جدید به جاي منحنی اولیه تعریف میشود. از نظر تعریف تابع انرژي تصویر نیز میتوان این مدل را به دو بخش لبه مبنا1 و ناحیه مبنا2 تقسیمبندي کرد.
در مدلهاي لبه مبنا، هدایت منحنی بر اساس اطلاعات گرادیان تصویر صورت میگیرد. در داراي اطلاعات گرادیان ضعیف بوده و یا به دلیلی این اطلاعات براي هدایت صحیح منحنی کافی نباشد، از مدلهاي تصاویري که گفته میشود. چنین مدلهایی بر مبناي snakeناحیه مبنا استفاده میشود؛ به مدلهاي پارامتریک لبه مبنا در اصطلاح مدلهاي همگن بودن برخی ویژگیهاي هر ناحیه تعریف میشود. از ترکیب این دو دیدگاه، یک دستهبندي کلی بصورت تعریف میشود که در شکل 1 آمده است.
روش مورد استفاده در استخراج اتوماتیک ساختمان
پیادهسازي مدل پارامتریک نسبتاً سادهتر بوده و این مدلها از مدلهاي غیر پارامتریک سریعتر عمل مینمایند. با توجه به این مطلب، در این پایاننامه از مدلهاي پارامتریک استفاده میکنیم.
