Dissertationen - DGK

3.1. Modellierung und Strategie 33
Bildmodell für optische Bilddaten: Das Bildmodell für optische Bilddaten bildet die Grundlage
für viele Arbeiten zur Straßenextraktion.
Die geometrischen Eigenschaften des Objektmodells bleiben in optischen Bildern weitestgehend erhalten
oder können durch die bekannte Geometrie der aufgenommenen Bilder ins Bildmodell übertragen
werden. Geometrische Parameter für das Bildmodell, wie z.B. der maximale Krümmungsradius, die
minimale und maximale Straßenbreite, können direkt aus dem Objektmodell abgeleitet werden.
Für die Übertragung der physikalischen Eigenschaften von Straßen ins Bild reicht das Wissen über die
Materialien und Reflexionseigenschaften, allein nicht aus, um Rückschlüsse über die radiometrischen
Eigenschaften zu ziehen. Neben dem Sensormodell, das die Aufnahmegeometrie und die Reflexionseigenschaften
modelliert, müssen auch die Beleuchtung durch die Sonne und die Atmosphäre berücksichtigt
werden. Darüber hinaus werden die radiometrischen Eigenschaften von der Umgebung bestimmt.
Für die Erkennbarkeit von Straßen ist vor allem der Kontrast zwischen der Straße und ihrer Umgebung
wichtig. Aus diesen Eigenschaften ergeben sich die radiometrischen Parameter für das Bildmodell von
Straßen wie z.B. der minimale oder maximale Grauwert, der Gradient von Kanten oder die Standardabweichung
der Grauwerte.
Die topologischen Eigenschaften aus dem Objektmodell bleiben auch im Bildmodell im Wesentlichen
unverändert erhalten. Sie können insofern verändert erscheinen, da nur ein Teil des Straßennetzes abgebildet
wird.
Auf den Kontext und seinen Einfluss auf die Bildeigenschaften wird in Abschnitt 3.1.2 näher eingegangen.
Bildmodell für SAR-Bilddaten: Bei SAR-Bilddaten in Schrägsichtgeometrie kommt es zu geometrischen
Verzerrungen. Diese sind jedoch bekannt und können über Abbildungsvorschriften korrigiert
werden, beispielsweise indem die Bilder in die Grundrissgeometrie überführt werden. Die geometrischen
Eigenschaften des Objektmodells bleiben somit in dem Fall von korrigierten SAR-Bildern weitestgehend
erhalten.
Die radiometrischen Eigenschaften im Bild lassen sich bei SAR-Bilddaten relativ zuverlässig aus den
physikalischen Eigenschaften des Objektmodells ableiten. Denn die Radiometrie hängt im Wesentlichen
von den physikalischen Parametern Oberflächenrauhigkeit, Dielektrizitätskonstante und verwendeter
Wellenlänge ab (vgl. Abschnitt 2.3.2). Daher kann über die Art und Intensität der Rückstreuung auf die
Radiometrie geschlossen werden. Für Straßen ergibt sich aufgrund ihrer relativ glatten Oberfläche im
Verhältnis zur Wellenlänge eine spiegelnde Reflexion. Somit kommt der überwiegende Teil der Strahlung
nicht zum Sensor zurück (vgl. Abbildung 2.6(a)). Straßen erscheinen daher im Allgemeinen als dunkle
Linien. Dieses Verhalten trifft für alle in der Radarfernerkundung gängigen Wellenlängenbereiche zu.
Für die radiometrischen Eigenschaften des Bildmodells bedeutet dies, dass neben den Parametern,
die bereits für optische Bilddaten aufgestellt worden sind, ebenso die niedrige Rücksteuintensität zu
den radiometrischen Parametern gezählt werden kann. Darüber hinaus hat der Speckle-Effekt einen
erheblichen Einfluss auf die Radiometrie im Bild. So liegt die Standardabweichung der Grauwerte bei
Intensitätsdaten in der Größenordnung des Signals (vgl. Abschnitt 2.4).
Bei SAR-Bilddaten bleiben die topologischen Eigenschaften aus dem Objektmodell ebenfalls unbeeinflusst.
Kontextbezogene Eigenschaften spielen bei SAR-Bilddaten eine wichtige Rolle. Denn erhöhte Nachbarobjekte
führen wegen der sehr schrägen Aufnahmegeometrie nicht nur zu Sichtverdeckungen (Radarschatten),
sondern auch zu Layover-Effekten. Dadurch werden bei erhabenen Objekten auch auf
der Sensor zugewandten Seite geometrische und radiometrische Abbildungsfehler erzeugt (siehe hierzu
auch Abschnitt 3.1.2).
Bildmodell im Maßstabsraum: Sowohl für optische als auch für SAR-Bilddaten variiert das Erscheinungsbild
von Objekten zusätzlich mit der Bodenpixelgröße. In den verschiedenen Maßstäben treten
einzelne Objektmerkmale unterschiedlich stark hervor. Straßen erscheinen beispielsweise in Bildern höherer
Auflösung als lang gestreckte, homogene Flächen mit konstanter Breite. In Bildern niedrigerer
Auflösung erscheinen sie als Linien. Die verschiedenen Auflösungsstufen eines Bildes stellen Realisie-