Thematische Klassifikation von DMC, RMK, DigiCAM, JAS-150 und UCX-Bildern

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1 Thematische Klassifikation von DMC, RMK, DigiCAM, JAS-150 und UCX-Bildern Sascha Klonus Institut für Geoinformatik und Fernerkundung (IGF) Universität Osnabrück

2 Inhalt Ziele Untersuchungsgebiet Klassifikationsverfahren Verwendete Sensoren Ergebnisse Zusammenfassung Ausblick

3 Ziel des Projektes (Uni OS) Vergleichbarkeit der Klassifikationen der unterschiedlichen Kamerasysteme Qualitätsbewertung der Klassifikationen Bewertung unterschiedlicher Einsatzgebiete der Kamerasysteme Eignung der Kamerasystem für spezielle Einsatzgebiete Eignung der Kameras für bestimmte Vegetationsarten

4 Untersuchungsgebiet

5 Auswertung Überwachte Klassifikation (Maximum Likelihood) Gemeinsame AOIs Gewichtung einzelner Klassen Aufbau eines Entscheidungsbaums Automatische Berechnung von Klassengrenzen aus AOI über Standardabweichung und Mittelwert Baumstruktur auf jedes Bild unverändert anwendbar hohe Vergleichbarkeit der Ergebnisse

6 Klassifikationsverfahren Bayes (Duda et al. 2001; Chow 1957) Maximum Likelihood (Jensen, 2005) Parzen Window (Duda et al. 2001; Parzen 1962) K-Nearest-Neighbour (Duda et al., 2001; Devroye, 1981) Store Grabbag (Kraaijveld, 1998) RCE (Reduced Coulomb Energy) Network (Reilly & Cooper, 1995) CART (Classification and Regression Tree) (Breiman et al., 1993)

7 Klassifikationsgenauigkeit (%) Klassifikation 1. Maximum Likelihood 2. Verfeinerung mit Entscheidungsbaum

8 Entscheidungsbaum anthropogen Nicht Steinbruch Steinbruch NDVI Nicht Vegetation natürlich Wasser Schatten Acker Vegetation Wald Mais Grünfläche/Wein Feldfrucht Wein Grünfläche

9 Klassen Klasse Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben Farbe

10 Nicht verwendete Systeme Kamerasystem DLR 3K-Kamera Ausschlusskriterium Zeitpunkt der Aufnahme zu unterschiedlich, Lieferung im verlustbehafteten JPEG Format AIC ADS 40, 2nd Lieferung der Daten erfolgte zu spät Blockausgleich zeitlich nicht möglich

11 Vergleichbarkeit 15. Juli 2008 DLR 3K-Kamera 11. September 2008 Ultracam-X

12 Testreihen Kamerasystem 3 Kanäle 4 Kanäle DMC RGB RGBN RMK-Top15 RGN - (da Blauer Kanal nur in 8 cm vorhanden) DigiCAM quattro RGB - (Nahes Infrarot war nicht verfügbar) JAS-150 RGB RGBN Ultracam-X RGB - (Nahes Infrarot war nicht verfügbar) R = Rot, G = Grün, B = Blau, N = nahes Infrarot

13 JAS 150

14 DigiCam

15 DMC

16 RMK

17 Ultracam-X

18 RGN RMK

19 Klassifikationsergebnis RMK RGN Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben

20 DMC RGB RGBN

21 Klassifikationsergebnis DMC RGB Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben RGBN Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben

22 JAS 150 RGB RGBN

23 Klassifikationsergebnis JAS-150 RGB Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben RGBN Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben

24 RGB Ultracam-X

25 Klassifikationsergebnis Ultracam-X Klasse Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben

26 RGB DigiCam

27 Klassifikationsergebnis DigiCam Klasse Acker Algen Grünflächen Kartoffel Mais Schatten Steinbruch Stoppel Strassen Urban Wald Wasser Weinreben (rot) Weinreben (weiß) Zuckerrüben

28 Klassifikationsergebnis Klasse 3 Kanäle 4 Kanäle Acker DMC DMC Algen RMK DMC Grünflächen DigiCam DMC Kartoffel Mais DMC DMC Schatten DigiCam DMC Steinbruch DigiCam JAS-150 Stoppel DMC DMC Strassen DMC DMC Urban DMC/DigiCam DMC Wald JAS-150 JAS-150 Wasser RMK JAS-150 Weinreben (rot) DMC DMC Weinreben (weiß) DMC DMC Zuckerrüben DMC DMC

29 Klasse Algen DigiCam JAS-150 DMC RMK Ultracam-X

30 Klasse Grünflächen DigiCam JAS-150 DMC RMK Ultracam-X

31 Klasse Schatten DigiCam JAS-150 DMC RMK Ultracam-X

32 Klasse Wald DigiCam JAS-150 DMC RMK Ultracam-X

33 Klasse Mais DigiCam JAS-150 DMC RMK Ultracam-X

34 Kappa Koeffizient Klassifikationsgenauigkeit 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 3 Kanäle 4 Kanäle 0,3 0,2 0,1 0 RMK DMC JAS-150 Ultracam DigiCam

35 Probleme Randausgleich (RMK) Stoppel vs. Acker Mais vs. Wald Zuckerrüben vs. Grünflächen Wasser vs. Algen Wasser vs. Schatten

36 Zusammenfassung/Ausblick Jedes Kamerasystem hat seine Stärken und Schwächen bei der Klassifikation Die Gesamtklassifikationsgenauigkeit ist bei den unterschiedlichen Kamerasystemen nur leicht unterschiedlich Notwendigkeit eines angepassten Verfahrens auf die jeweilige Kamera und erneute Klassifikation

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen???