نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد سنجش از دور - دانشکده مهندسی نقشه‌برداری - دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

2 محمودرضا صاحبی - دانشیار دانشکده مهندسی نقشه‌برداری - دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

3 دکتری سنجش از دور - دانشکده مهندسی نقشه‌برداری - دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

سنجنده‌های رادار با روزنه مجازی با داشتن ویژگی‌های منحصر بفرد، از پتانسیل بالایی در انواع کاربردهای سنجش از دوری از جمله قطعه‌بندی پوشش و کاربری اراضی برخوردار هستند. با وجود دو رویکرد مستقل قطعه‌بندی ناحیه‌مبنا و مرزمبنا، به دست آوردن نتایج رضایت‌بخش در صورت استفاده از هر یک از رویکردها در تصاویر SAR دشوار است. در حالی که می‌توان با استفاده از اطلاعات مکمل هر دو روش، محدودیت‌های موجود را برطرف نموده و نتایج حاصل را بهبود بخشید. در این پژوهش یک روش نوین قطعه‌بندی با استفاده از تصاویر پلاریمتری SAR از یک منطقه و در دو زمان مختلف و با هدف بهبود نتایج قطعه‌بندی با بهره‌گیری از ادغام هر دو رویکرد ارائه گردیده ‌است. روش پیشنهادی Felzenszwalb به‌عنوان الگوریتم پیشنهادی ناحیه‌مبنا از مجموعه روش‌های سوپرپیکسل، با دو روش Quickshift و SLIC مقایسه شده و روش پیشنهادی توانسته از قطعه‌بندی بیش از حد تصویر جلوگیری نموده و کارایی آنالیز قطعه‌بندی را به میزان قابل توجهی افزایش بخشد. هم‌چنین روش پیشنهادی قطعه‌بندی مرزمبنا آنتروپی شانون نیز در مقایسه با دو روش گرادیان‌مبنا کنی و لاپلاسین، مرزهای قطعات تصویری را به میزان قابل توجهی حفظ نموده‌است. مقایسه نتایج حاصل از اجرای این روش با داده‌های مرجع، مقادیر 39/10 و 25/11 درصد را برای خطای کل به ترتیب برای تصویر زمان اول و دوم نشان می‌دهد. خطای کل در مقایسه با عملکرد دو روش دیگر 81/5 و 73/9 درصد در تصویر اول و 16/11 و 86/13 درصد در تصویر دوم بهبود داده شده است. در نهایت ادغام دو رویکرد پیشنهادی قطعه‌بندی، بهبود دقت در قطعه‌بندی تصویر پلاریمتری را به‌عنوان دستاورد مهم این پژوهش ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Improving the segmentation of polarimetric images with a combined approach of region-based and boundary-based techniques

نویسندگان [English]

  • Marjan Teheri 1
  • MahmodReza Sahebi 2
  • Mehrnoosh Omati 3

1 Marjan Taheri- Master student of remote sensing- Faculty of Geodesy & Geomatics Engineering - K. N. Toosi University of Technology

2 Mahmod Reza Sahebi- Associate Professor, Faculty of Geodesy & Geomatics Engineering - K. N. Toosi University of Technology

3 PhD in remote sensing, Faculty of Geodesy & Geomatics Engineering - K. N. Toosi University of Technology

چکیده [English]

Synthetic aperture radar (SAR) sensors with various properties offer potential in various remote sensing applications, such as land cover and land use segmentation. Despite the two independent approaches of region-based segmentation and boundary-based segmentation, it is not easy to obtain satisfactory results if either process is used in SAR images. In contrast, complementary information can be obtained using both region-based and boundary-based segmentation methods, removing existing limitations and improving results.

In this research, with the help of polarimetric SAR images, a new segmentation method is presented, aiming to improve segmentation results by combining the two region-based and boundary-based approaches. From the set of superpixel methods, the Felzenszwalb method as the proposed region-based algorithm is compared with Quickshift and SLIC methods. The proposed method was able to prevent over-segmentation of the image and significantly increased the efficiency of segmentation analysis. Also, as the proposed method of boundary-based segmentation, Shannon entropy has considerably preserved the boundaries of the image segmentation compared to the two gradient-based methods, Canny and Laplacian. Comparison of the results of this method with the reference data shows the total error of 10.39% and 11.25% for the first and second-time images, respectively. Compared to the performance of the other two methods, the total error has been decreased to 5.81% and 9.73% in the first image, and 11.16% and 13.86% in the second image, respectively. Finally, as a significant achievement of this research, integrating the two proposed segmentation algorithms improves the accuracy of polarimetric image segmentation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • segmentation
  • polarimetric synthetic aperture radar (PolSAR) images
  • region-based segmentation
  • boundary-based segmentation
  • integration of segmentation method