Ταξινόμηση Κάλυψης Γης Δορυφορικών Εικόνων Βασισμένη Στα Αντικείμενα Με Χρήση Τεχνικών Υπολογιστικής Νοημοσύνης

Abstract

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με το πρόβλημα της ταξινόμησης κάλυψης γης από τηλεπισκοπικές εικόνες. Μια πρόσφατα υποσχόμενη μέθοδος είναι η θεώρηση της χωρικής πληροφορίας που υπάρχει στην εικόνα μέσω της λεγόμενης αντικειμενοστραφούς προσέγγισης, εφαρμόζοντας δηλαδή κάποια μέθοδο κατάτμησης εικόνας. Σε αυτό το πλαίσιο, προτείνεται στη διατριβή ένας καινοτόμος αλγόριθμος κατάτμησης με την ονομασία GeneSIS, ο οποίος εφαρμόζεται σαν μέθοδος μετα-επεξεργασίας επάνω στο αποτέλεσμα ενός ταξινομητή βασισμένου σε εικονοστοιχεία. Αυτό επιτυγχάνεται εκμεταλλευόμενο τις δυνατότητες των μεθόδων υπολογιστικής νοημοσύνης, όπως είναι η ασαφής λογική και οι γενετικοί αλγόριθμοι. Ο αλγόριθμος GeneSIS παράγει ένα μοναδικό χάρτη κατάτμησης, αντί για μια ιεραρχία αποτελεσμάτων, επιλύοντας το ζήτημα της πολλαπλής κλίμακας σε μια εκτέλεση. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος κατάτμησης ενσωματώνεται σε τέσσερα διαφορετικά σχήματα ταξινόμησης, το καθένα εκ των οποίων προσπαθεί να αντιμετωπίσει το ζήτημα της κατάτμησης υπό διαφορετική σκοπιά. Το πρώτο σχήμα εφαρμόζεται πάνω σε στο επίπεδο των εικονοστοιχείων, ενώ το δεύτεροεφαρμόζεται πάνω σε έναν ήδη κατακερματισμένο χάρτη. Στην τρίτη μεθοδολογία, η συνολική διαδικασία αποσυντίθεται στη διαδοχική και ανεξάρτητη εξαγωγή μεμονωμένων κλάσεων και τα αποτελέσματα που προκύπτουν συνδυάζονται σε μετέπειτα στάδιο. Τέλος, το τέταρτο προτεινόμενο σχήμα συνδυάζει τις ιδιότητες του GeneSIS με τις αρχές των αλγορίθμων επέκτασης περιοχών, με στόχο να επιταχύνει τη διαδικασία κατάτμησης διατηρώντας παράλληλα υψηλές ακρίβειες ταξινόμησης. Τα προτεινόμενα σχήματα εφαρμόστηκαν σε ένα ποικίλο σύνολο τηλεπισκοπικών εικόνων διαφορετικού περιεχομένου (αγροτικές,δασικές,αστικές) που προήλθαν από διαφορετικούς αισθητήρες με διαφορετική χωρική και φασματική ανάλυση.