Modellierung von Unsicherheiten in klassifizierten, räumlich hoch aufgelösten Fernerkundungsszenen

Transkript

1 Modellierung von Unsicherheiten in klassifizierten, räumlich hoch aufgelösten Fernerkundungsszenen Jochen Schiewe 1 Manfred Ehlers 2 Christoph Kinkeldey 1 Daniel Tomowski 2 1HafenCity Universität g2lab 2Universität Osnabrück igf

2 PROJEKT CLAIM CLAIM - classification assessment using an integrated method Gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinscha (DFG) Kooperation: HafenCity Universität (Prof. Schiewe) und Universität Osnabrück (Prof. Ehlers)

3 MOTIVATION

4 MOTIVATION

5 MOTIVATION Hochauflösende FE-Daten TopoSys GmbH

6 MOTIVATION Hochauflösende FE-Daten Erhöhte Anforderungen an Genauigkeit bei der Auswertung TopoSys GmbH

7 MOTIVATION Hochauflösende FE-Daten Erhöhte Anforderungen an Genauigkeit bei der Auswertung Spektral heterogenere Klassen TopoSys GmbH

8 MOTIVATION Hochauflösende FE-Daten Erhöhte Anforderungen an Genauigkeit bei der Auswertung Spektral heterogenere Klassen Eindeutige Klassifizierung aller Bildelemente immer schwieriger vagueness TopoSys GmbH

9 MOTIVATION Hochauflösende FE-Daten Erhöhte Anforderungen an Genauigkeit bei der Auswertung Spektral heterogenere Klassen Eindeutige Klassifizierung aller Bildelemente immer schwieriger vagueness Berücksichtigung von Unsicherheiten bei der Bewertung TopoSys GmbH

10 BERÜCKSICHTIGUNG VON UNSICHERHEITEN Modellierung von Übergangszonen

11 BERÜCKSICHTIGUNG VON UNSICHERHEITEN Modellierung von Übergangszonen

12 BERÜCKSICHTIGUNG VON UNSICHERHEITEN Modellierung von Übergangszonen Grenze zwischen benachbarten Objekten Wald Landwirtschaft

13 BERÜCKSICHTIGUNG VON UNSICHERHEITEN Modellierung von Übergangszonen Grenze zwischen benachbarten Objekten Symmetrische Puffer um die Objektgrenze Wald Landwirtschaft

14 BERÜCKSICHTIGUNG VON UNSICHERHEITEN Modellierung von Übergangszonen Grenze zwischen benachbarten Objekten Symmetrische Puffer um die Objektgrenze Klassenzugehörigkeit als Fuzzy-Funktion μ(c) Wald Landwirtschaft

15 BERÜCKSICHTIGUNG VON UNSICHERHEITEN Modellierung von Übergangszonen Grenze zwischen benachbarten Objekten Symmetrische Puffer um die Objektgrenze Klassenzugehörigkeit als Fuzzy-Funktion μ(c) unscharfe Grenze Wald Landwirtschaft

16 BREITE DER ÜBERGANGSZONEN Ansatz der Unschärfe im Grenzbereich?

17 BREITE DER ÜBERGANGSZONEN Ansatz der Unschärfe im Grenzbereich? Abhängig von der Klassen-Kombination

18 BREITE DER ÜBERGANGSZONEN Ansatz der Unschärfe im Grenzbereich? Abhängig von der Klassen-Kombination Einteilung nach Natürlichkeitsgrad: Je natürlicher, desto unschärfer Rang Klasse Einordnung Breite der Übergangszone 1. Biotope sehr breit Gewässer breit Kleinstrukturen (z.b. naturnahe Feldgehölze) 3. Wälder und Forste breit ++++ mittel bis breit Grünland mittel Brachen mittel Ackerland gering breit + 5. Obst-Weinbau gering breit + 5. Siedlung und Industrie gering breit + 6. Verkehrswege sehr gering breit 0

19 BREITE DER ÜBERGANGSZONEN Ansatz der Unschärfe im Grenzbereich Abhängig von der Klassen-Kombination Einteilung nach Natürlichkeitsgrad: Je natürlicher, desto unschärfer Minimum-Hypothese (geringere Unschärfe relevant)? Rang Klasse Einordnung Breite der Übergangszone 1. Biotope sehr breit Gewässer breit Kleinstrukturen (z.b. naturnahe Feldgehölze) 3. Wälder und Forste breit ++++ mittel bis breit Grünland mittel Brachen mittel Ackerland gering breit + 5. Obst-Weinbau gering breit + 5. Siedlung und Industrie gering breit + 6. Verkehrswege sehr gering breit 0

20 BREITE DER ÜBERGANGSZONEN Ansatz der Unschärfe im Grenzbereich Rang Klasse Einordnung Breite der Übergangszone 1. Biotope sehr breit Gewässer breit ++++ Abhängig von der Klassen-Kombination Einteilung nach Natürlichkeitsgrad: Je natürlicher, desto unschärfer Minimum-Hypothese (geringere Unschärfe relevant) spezifische Breite der Übergangszone? 2. Kleinstrukturen (z.b. naturnahe Feldgehölze) 3. Wälder und Forste breit ++++ mittel bis breit Grünland mittel Brachen mittel Ackerland gering breit + 5. Obst-Weinbau gering breit + 5. Siedlung und Industrie gering breit + 6. Verkehrswege sehr gering breit 0

21 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt

22 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt

23 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt Vorgehen je Objekt: 1. Aufteilung in Teilgrenzen 2. Pufferbildung je Teilgrenze 3. Vereinigung der Teilzonen

24 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt Vorgehen je Objekt: 1. Aufteilung in Teilgrenzen 2. Pufferbildung je Teilgrenze 3. Vereinigung der Teilzonen

25 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt Vorgehen je Objekt: 1. Aufteilung in Teilgrenzen 2. Pufferbildung je Teilgrenze 3. Vereinigung der Teilzonen

26 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt Vorgehen je Objekt: 1. Aufteilung in Teilgrenzen 2. Pufferbildung je Teilgrenze 3. Vereinigung der Teilzonen

27 KONSTRUKTION DER ÜBERGANGSZONEN Ziel: Konsistente Übergangszone je Objekt Vorgehen je Objekt: 1. Aufteilung in Teilgrenzen 2. Pufferbildung je Teilgrenze 3. Vereinigung der Teilzonen Objekt + Übergangszone

28 QUALITÄTSMAß CFCM class-specific fuzzy certainty measure

29 QUALITÄTSMAß CFCM class-specific fuzzy certainty measure Referenz Klassifikation

30 QUALITÄTSMAß CFCM class-specific fuzzy certainty measure Referenz μ REF = 0.8 Klassifikation μ CLASS = 0.4

31 QUALITÄTSMAß CFCM class-specific fuzzy certainty measure Referenz Klassifikation μ REF = 0.8 μ CLASS = 0.4 } CFCM = 0.6

32 AKTUELLER STAND

33 AKTUELLER STAND Entwicklung der Methodik Modellierung unscharfer Grenzbereiche Klassenweise Zuordnung der Unschärfe Qualitative Bestimmung der Breiten Berechnung des Gütemaßes CFCM

34 AKTUELLER STAND Entwicklung der Methodik Modellierung unscharfer Grenzbereiche Klassenweise Zuordnung der Unschärfe Qualitative Bestimmung der Breiten Berechnung des Gütemaßes CFCM Evaluation der Methodik Definition von Testszenarien Evaluation des CFCM

35 AKTUELLER STAND Entwicklung der Methodik Modellierung unscharfer Grenzbereiche Klassenweise Zuordnung der Unschärfe Qualitative Bestimmung der Breiten Berechnung des Gütemaßes CFCM Evaluation der Methodik Definition von Testszenarien Evaluation des CFCM Implementierung Programmtechnische Umsetzung in MATLAB

36 AUSBLICK

37 AUSBLICK Entwicklung der Methodik Objektweise Zuordnung der Unschärfe Berücksichtigung objektspezifischer Merkmale Quantitative Bestimmung der Grenzbreiten

38 AUSBLICK Entwicklung der Methodik Objektweise Zuordnung der Unschärfe Berücksichtigung objektspezifischer Merkmale Quantitative Bestimmung der Grenzbreiten Evaluation der Methodik Einsatz in umfangreichen Datensätzen Evaluation in Praxis

39 AUSBLICK Entwicklung der Methodik Objektweise Zuordnung der Unschärfe Berücksichtigung objektspezifischer Merkmale Quantitative Bestimmung der Grenzbreiten Evaluation der Methodik Einsatz in umfangreichen Datensätzen Evaluation in Praxis Implementierung Operationell einsatzbare Software

40 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Jochen Schiewe 1 Manfred Ehlers 2 Christoph Kinkeldey 1 Daniel Tomowski 2 1HafenCity Universität g2lab 2Universität Osnabrück igf Weitere Informationen unter