Dissertationen - DGK

44 3. Bisherige Arbeiten zur automatischen Straßenextraktion
Das Template besteht aus drei Regionen. Die mittlere Region muss zu beiden Seiten eine Kante aufweisen,
um als Linie akzeptiert zu werden. Der Liniendetektor D1 verwendet ein Quotienten-basiertes
Unterscheidungskriterium (Touzi et al., 1988). Der zweite Liniendetektor D2 basiert auf der Korrelation
zwischen den Pixeln des Bildes und einer idealen Kante unter Verwendung des Kontrastes und
des Variationskoeffizienten für die Homogenität. Die Ergebnisse der beiden Detektoren D1 und D2
werden miteinander fusioniert. Es folgen Nachverarbeitungsschritte, um aus dem Binärbild vektorielle
Straßensegmente zu erhalten. Aus den Straßensegmenten wird ein Graph aufgebaut, zu dem geometrisch
sinnvolle Verbindungen hinzugefügt werden. Die Teilgraphen des aufgebauten Graphen werden
als Cliquen in das Markoff-Zufallsfeld übernommen. Das Potential der Cliquen wird zum einen aus der
Radiometrie bzw. der Stärke der Liniendetektoren bezogen und zum anderen aus der Übereinstimmung
mit einem geometrischen Modell. Ein Simulated Annealing Algorithmus sucht den Weg mit der minimalen
Energie im Zufallsfeld. Zur Validierung wird die Straßenextraktion auf vier SAR-Satellitenbildern
getestet. Dabei werden in ländlichen Gebieten die Hauptstraßen gut erkannt. Probleme gibt es mit
kleineren Straßen und in der Stadt. Durch den Template-basierten Ansatz zur Liniendetektion sind die
Ergebnisse richtungsabhängig und auf eine feste Straßenbreite beschränkt.
Ausgehend von diesem Ansatz zur Straßenextraktion wird in (Tupin, 2000; Tupin et al., 2002) ein
Mehrbildansatz mit zwei orthogonalen Sichten vorgestellt. Die Ergebnisse aus den einzelnen Sichten
werden komplett mit einem UND-Operator fusioniert. Die Vollständigkeit des städtischen Straßennetzes
profitiert erheblich von den zwei Sichten. Gerade im innerstädtischen Bereich kommt es zu größeren
Sichtproblemen durch Verdeckungen, die mit Multiaspekt- oder Multi-Einfallswinkel-Sichten kompensiert
werden können. Es ist aber anzumerken, dass bei der Extraktion in der Stadt nicht selten statt
der Straßen die Schatten der Gebäude detektiert werden. Dies führt zu Lagefehlern, zu Problemen bei
der Fusion und zur Verschlechterung der Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Die feste Straßenbreite, die
für die Liniendetektoren nötig ist, wird in (Tupin et al., 2002) durch die Extraktion in verschiedenen
Maßstäben umgangen.
Für hoch aufgelöste SAR-Daten (