遥感影像解译精度与速度兼具—— MapGIS半自动提取工具

中地数码MapGIS 2022-12-04

在空间信息技术的助推下，可见光、热红外、微波、激光雷达以及无人机等遥感技术得到飞速发展，遥感数据源越来越多、分辨率越来越高、数据量越来越大，不断增长的海量数据不但催生新的应用场景，也对遥感影像的处理提出了新的挑战。

对遥感解译工作高效率、高精度、大范围的需求，已渐渐超出传统目视解译的极限，而计算机全自动遥感影像解译通常依据对象间有明显特征区别的对比来将全图划分，不适合高层语义的地物提取，只能依据底层特征（如灰度、边缘、纹理等）寻找特征规则，故其虽在中低分辨率的遥感图像计算机自动分类中得到了很好的应用，但高分辨率遥感影像由于信息量过于丰富和各种细节及差异造成全自动影像解译的结果或难以达到高准确率，或需要太多的人工编辑因而没有实用性。人机交互式半自动提取，在添加少量手动标记的基础上，为计算机解译提供人工判读经验，通过对交互经过的采样点进行特征提取作为算法输入，自动寻找与采样点相似的对象，进而提取出具有高级语义的前景物体，充分发挥人的目标识别能力和计算机的快速计算能力，既可提高影像智能判读的准确度，又可最大限度减少作业员的工作量，提高生产效率，成为当前较为实用可行的遥感影像解译方法，为此MapGIS结合不同类型的目标地物特征，推出快速选择、边缘吸附、半自动提取等遥感影像半自动提取工具。

一、快速选择工具

对于高分辨率图像来说，直接对图像建图求解会造成巨大的内存和计算开销，难以实现实时反馈。MapGIS快速选择工具采用优化的图分割算法，极大减少图节点个数，降低计算时间，适用于内部纹理一致，边缘清晰的目标地物提取。该工具属于渐进式提取工具，即边标记选择边提取结果。工具支持左键增长和右键消减功能，操作便捷。

按下鼠标左键并向未知区域拖动，可实现渐进式的快速提取。当“○”部分超出已绘制的轮廓时，轮廓会跟随鼠标的移动进行目标区域扩张。

左键增长示意图

按下鼠标右键并向已有目标区域拖动，可实现渐进式的区域消减。当“○”靠近已绘制的轮廓时，轮廓会跟随鼠标的移动进行消减，从而实现区域轮廓的修正。

右键消减示意图

快速选择提取最终结果图

二、边缘吸附工具

针对栅格图像中具有明显边界信息的地物，MapGIS边缘吸附工具采用交互式的图像分割与合成算法，通过简单的操作以及少量的交互，即可快速提取边缘明显的目标地物。

采集过程中，鼠标沿着目标地物边缘移动，工具会自动吸附在边缘，点击左键，则保存该段吸附边缘结果。

左图黄色线为新增吸附的边缘，右图为边缘吸附工具最终提取结果

三、半自动提取工具

MapGIS半自动提取工具支持大片自然地物提取与矩形建筑物提取，通过简单的交互，即可实现对边缘清晰且纹理一致图斑的快速精确采集。

大片自然地物提取

大片自然地物提取功能适用于内部纹理一致，边缘清晰的大面积目标地物，如林地、水域等；左键拖动鼠标，标记前景目标，释放时即会触发半自动提取事件。

半自动提取结果（左）半自动提取结果增长（右）

建筑物提取

MapGIS半自动提取工具，支持异质性差别大的矩形建筑提取和阴影覆盖建筑物提取，可提取影像中不同纹理的房屋，提取结果可灵活进行局部扩充或缩减，达到不同形状及纹理特点的房屋提取精度要求；针对房屋复杂的形状特点，提供一系列强大的采编工具，支持多笔画分别提取、图形自动合并、重构拓扑，保证采集成果精度高、无拓扑错误。基于MapGIS半自动提取工具的矩形建筑物提取，可以高效实现房屋数据采集，大幅提高作业效率。

矩形建筑物提取功能对有阴影遮挡或内部异质性差别大但边缘清晰的建筑物都有较好的提取结果。左键拖动鼠标，标记线尽可能覆盖建筑物的2/3以上区域，即可提取出矩形特征的建筑物。

异质性差别大的矩形建筑提取结果

阴影覆盖建筑物提取结果

本半自动提取工具同样支持左键增长和右键消减功能；对于不规则直角建筑物，可采取多笔画分别提取，左键连续提取时，若当前笔画与前一提取结果不相交则得到的是两个目标建筑；若与前一结果相交，则会自动合并这两个提取结果。

不规则直角建筑提取结果

下面以道路、河流面、自然地物、建筑物等目标地物提取为例，通过MapGIS半自动提取工具结合人工经验判断提取，既提高了影像解译效率，又保证了解译的准确度。

半自动提取河流面

半自动提取道路

半自动提取自然地物

半自动提取建筑物

遥感影像在自然资源、生态环境、农业、水利、气象、海洋、交通等各领域都有着广泛应用，是国家治理体系不可替代的“千里眼”，MapGIS半自动提取工具兼顾解译准确度与解译速度，让这只“千里眼”看得快、看得准、看得透，为促进地理空间领域的国家治理体系和治理能力现代化贡献GIS智慧！

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