Dissertationen - DGK

48 3. Bisherige Arbeiten zur automatischen Straßenextraktion
Generierung potentieller Straßenstücke
Die extrahierten Linien repräsentieren jedoch nicht ausschließlich Straßen, sondern es werden auch
andere lineare Strukturen oder Objekte wie z.B. schmale Felder erfasst. Jede einzelne Linie sollte für
die folgende Bewertung aber nur eine Objektart umfassen. So kann z.B. eine längere, einzelne Linie
gleichzeitig anfänglich eine Straße und im weiteren Verlauf eine Feldstruktur erfassen. Linien werden
daher an Stellen aufgetrennt, an denen angenommen werden kann, dass sie ihre Bedeutung ändern. Ein
Indiz für eine Bedeutungsänderung kann z.B. eine besonders starke Krümmung der Linie sein. Deshalb
werden die extrahierten Linien nach einer Glättung bzw. Polygonapproximation (Ramer, 1972) durch
Auftrennen an den Stellen hoher Krümmung in potentielle Straßenstücke überführt und somit für die
folgende Bewertung vorbereitet.
Bewertung potentieller Straßenstücke
Die Bewertung der potentiellen Straßenstücke hat das Ziel mehr Evidenz für das Vorhandensein von
Straßen in den Gruppierungsvorgang einzuführen. Für die Bewertung der Straßenstücke werden mit
Hilfe des Straßenmodells Bewertungsmaße aufgestellt. Aus den mitgelieferten Attributen der Linienextraktion
für jedes Pixel können für jedes potentielle Straßenstück folgende Bewertungsmaße berechnet
werden:
• Länge des Straßenstückes.
• Geradlinigkeit des Straßenstückes (Standardabweichung der Richtung).
• Breite des Straßenstückes (Mittelwert der Breite).
• Konstanz der Breite des Straßenstückes (Standardabweichung der Breite).
• Konstanz des Reflexionsgrades des Straßenstückes (Standardabweichung der Grauwerte).
• Ebenheit des Straßenstückes (Mittelwert des Gradienten entlang des Straßenstückes; nur wenn
Höheninformation verfügbar ist).
Zur Bestimmung der Bewertung dieser Maße wird im TUM-LOREX-Ansatz die Fuzzy-Logik verwendet.
Mit Fuzzy-Logik (engl. fuzzy=unsicher) kann unsicheres, natürlichsprachliches Wissen repräsentiert,
modelliert und bewertet werden. Im Rahmen der hier vorgenommenen Bewertung gehen die Aussagen
des Straßenmodells über die Bewertungsmaße in die Bewertung ein. Die vage Aussage Straßen sind
lang gestreckte Objekte wird beispielsweise durch das Bewertungsmaß Länge des extrahierten Staßenstücks
überprüft. Durch Membership-Funktionen oder auch Fuzzy-Funktionen genannt kann aufgrund
intuitiv festzusetzender Schwellwerte die Aussage auf ihren Grad an Richtigkeit bewertet werden (siehe
Abbildung 3.5). Im TUM-LOREX-Ansatz kommen lineare Fuzzy-Funktionen zum Einsatz. Der Ausgang
der Membership-Funktionen ist eine Bewertung (Fuzzy-Wert oder test-score) (Zadeh, 1989).
Der Fuzzy-Wert wird in der Regel zum Zwecke der Vergleichbarkeit verschiedener Bewertungen auf
den Intervallbereich [0,1] skaliert. Zur Vereinigung der Fuzzy-Werte aller Bewertungsmaße zu einem
gemeinsamen Fuzzy-Wert pro potentiellem Straßenstück wird der Fuzzy-UND-Operator verwendet, bei
dem die minimalste aller Bewertungen ausgewählt wird.
Fusion
Die bisherigen Schritte zur Linienextraktion und Bewertung der Linien werden für jedes Eingangsbild
oder jeden Kanal einzeln durchgeführt. Wenn für die Extraktion mehrere Eingangsbilder genutzt werden
sollen, werden die Straßenstücke aus den verschiedenen Eingangsdaten nach der Fuzzy-Bewertung
miteinander fusioniert. Da das Straßennetzwerk möglichst mit Hilfe der am besten bewerteten, potentiellen
Straßenstücke generiert werden soll, werden die Linien zunächst entsprechend ihrer Bewertung
sortiert, beginnend mit der am besten bewerteten Linie. Die Fusion erfolgt dann über eine best first