Dissertationen - DGK

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5. Analyse der Straßenextraktion für SAR-Bilddaten
Gegenstand dieses Kapitels ist eine Analyse der erzielten Ergebnisse des bisher vorgestellten Verfahrens
zur Extraktion von Straßen aus SAR-Bilddaten. Ausgehend von den in Abschnitt 4.5 erzielten Ergebnissen
gibt Abschnitt 5.1 detailliert Aufschluss über die einzelnen Gründe für korrekte, fehlende und
unkorrekte Extraktionen. Gebiete mit fehlenden oder unkorrekten Extraktionen werden im Folgenden
als Problembereiche bezeichnet. Problembereiche, die auf SAR-spezifische Phänomene zurückzuführen
sind, werden im darauf folgenden Abschnitt 5.2 detailliert erläutert. Anschließend werden die resultierenden
Erkenntnisse zusammengefasst, um sie im nächsten Kapitel für eine Verbesserung des Systems
heranzuziehen (Abschnitt 5.3).
5.1 Analyse der Stärken und Schwächen
Anhand der evaluierten Extraktionsergebnisse aus Abschnitt 4.5.2 wird in diesem Abschnitt untersucht,
warum die Extraktion von Straßen an einigen Stellen erfolgreich ist und an anderen nicht. Im Rahmen
dieser Analyse wird für jedes extrahierte oder fehlende Straßenstück der Grund für die Extraktion bzw.
für das Fehlen eines Straßenstücks ermittelt. In den folgenden drei Abschnitten sind jeweils die Gründe
für korrekte, fehlende und unkorrekte Extraktionen in generalisierter Form zusammengestellt.
5.1.1 Korrekte Extraktionen
Anhand der untersuchten Datensätze lassen sich folgende Eigenschaften von SAR-Bilddaten ableiten,
die für eine erfolgreiche Extraktion förderlich sind.
• Sichtbarkeit von Straßen in SAR-Bilddaten: Straßen und Straßenränder sind in der offenen
Landschaft und in Industriegebieten in den verwendeten Amplitudenbilddaten deutlich erkennbar.
Das allgemeine Straßenmodell und die vorgeschlagene Extraktionsstrategie haben sich für die
Extraktion von Straßen in diesen Gebieten generell als geeignet erwiesen.
• Geometrische Auflösung: Die Breite der Straßen in den Bilddaten spielt neben der Sichtbarkeit
eine wichtige Rolle für eine erfolgreiche Extraktion. Ab einer Breite von ca. drei Pixel werden
Linien sicher erkannt. Dies erklärt u.a. den hohen Grad der Vollständigkeit für die Bundesstraßen,
aber auch den begrenzenden Faktor für die Extraktion von Nebenstraßen und Wirtschaftswegen.
• Stabile radiometrische Verhältnisse: Die Radiometrie ändert sich bei SAR-Bilddaten nur
unwesentlich für verschiedene Aufnahmen, da das SAR-Signal fast ausschließlich von physikalischen
Objekteigenschaften abhängt und nicht wie bei optischen Bilddaten zusätzlich von dem
Sonnenstand, der Wolkenbedeckung und den Einflüssen der Atmosphäre. Dadurch ist es möglich,
die einzustellenden Parameter von einem Testgebiet auf andere Testgebiete zu übertragen.
• Abwesenheit von bewegten Fahrzeugen: Fahrzeuge, die sich auf der Straße bewegen, stören
die Straßenextraktion aus SAR-Bilddaten nicht, da sie abgesehen von Fahrzeugen, die direkt in
Azimut fahren, nicht auf der Straße abgebildet werden. Sie erfahren einen Versatz in Azimut,
wenn sie eine Bewegungskomponente in Entfernung aufweisen.
5.1.2 Fehlende Extraktionen
Im Folgenden werden die typischen Gründe für fehlende Extraktionen zusammengestellt. Als fehlende
Extraktion wird ein Straßenabschnitt bezeichnet, der in den Referenzdaten enthalten ist, aber nicht
extrahiert wurde.