利用GeoLabel軟件進(jìn)行遙感樣本標(biāo)注和影像分析

1. 說在前面

? ? ? ? 筆者做了7年遙感應(yīng)用相關(guān)的工作抵怎,以主要負(fù)責(zé)人角色做過數(shù)據(jù)生產(chǎn)各谚、編輯終端軟件開發(fā)(包括基于ESRI體系和開源體系)莺债、自動(dòng)解譯算法研發(fā)(包括傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí))滋觉、研發(fā)管理、新數(shù)據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)齐邦、遙感行業(yè)解決方案設(shè)計(jì)與研發(fā)椎侠,參與過若干個(gè)863計(jì)劃和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,客串過航天攝影測(cè)量系統(tǒng)研發(fā)措拇,偶爾充當(dāng)售前和項(xiàng)目經(jīng)理我纪,還做過公司管理,所謂的事業(yè)部經(jīng)理丐吓、產(chǎn)品總監(jiān)浅悉、運(yùn)營總監(jiān)等,基本把所有工種都做過了一遍券犁。

來源于網(wǎng)絡(luò)

? ? ? ? 做了這么多事情术健,了解得最深入的還是遙感解譯這塊(從需求到解決方案),在解譯技術(shù)上親身參與了基于傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)像元級(jí)分類粘衬、對(duì)象級(jí)分類荞估,時(shí)序影像分析咳促,以及基于深度學(xué)習(xí)的分割、檢測(cè)勘伺、識(shí)別跪腹。見證了AI遙感從突然興起到逐漸恢復(fù)理性的全過程,行業(yè)內(nèi)成功的案例有飞醉,但失敗的案例更多冲茸,認(rèn)為根本區(qū)別還是在于以下三點(diǎn):1)是長(zhǎng)期主義還是暴發(fā)戶式崛起;2)是貼近用戶實(shí)際需求還是炫耀技術(shù)能力缅帘;3)是專注于解決具體問題還是始終說不清能干什么噪裕。

? ? ? ? 相比于碼農(nóng),筆者更愿意將自己定義為遙感應(yīng)用領(lǐng)域的老油條:一個(gè)方面較為精通股毫,行業(yè)內(nèi)其他領(lǐng)域也都略懂,也大都親身參與召衔,筆者環(huán)顧四周铃诬,有類似經(jīng)歷的人好像沒有,偶爾自豪(啥都干過)苍凛,偶爾又有種悲涼(35歲好像越來越近了趣席,財(cái)務(wù)自由目標(biāo)越來越遠(yuǎn)了)。

來源于網(wǎng)絡(luò)

? ? ? ? 以后不管會(huì)具體從事什么職業(yè)做什么工種醇蝴,應(yīng)該不會(huì)繼續(xù)碼太多代碼了宣肚,但偶爾想(犯)了(賤),還是想再碼一碼悠栓,那碼什么好呢霉涨?人工智能這塊更新?lián)Q代快,幾天不跟惭适,就跟不上形勢(shì)了笙瑟;航天攝影測(cè)量好像也沒啥普遍需求,不精通癞志,也太燒腦往枷;還是做個(gè)小工具軟件吧,后面凄杯,有想法就加點(diǎn)新功能错洁,順帶做個(gè)幾年,搞不好也能做成一個(gè)有人愿意用的軟件戒突。做哪一塊的工具呢屯碴?解譯最熟悉,當(dāng)然還是做解譯妖谴,就先從數(shù)據(jù)打標(biāo)簽和樣本分析做起吧窿锉!隨著技術(shù)的發(fā)展酌摇,有些功能可能已經(jīng)沒有用處了。那嗡载,so what窑多?哎,就是玩兒洼滚。這已經(jīng)是少數(shù)感興趣的技術(shù)領(lǐng)域之一了埂息。

界面示意圖

2? GeoLabel是什么

? ? ? ? 都知道,當(dāng)前的人工智能有多智能遥巴,背后就有多少人工千康,這個(gè)人工很大程度指的就是數(shù)據(jù)標(biāo)注(現(xiàn)在還是不是這樣,沒做過調(diào)研)铲掐。在實(shí)際業(yè)務(wù)中拾弃,如何減少數(shù)據(jù)標(biāo)注的時(shí)間消耗其實(shí)是個(gè)很重要的課題。GeoLabel在遙感影像標(biāo)注上做了一些簡(jiǎn)單的工作摆霉,可以提升標(biāo)注的效率和標(biāo)準(zhǔn)化程度豪椿,并可輔助建立企業(yè)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)樣本庫,支撐大規(guī)模應(yīng)用携栋。

? ? ? ? 對(duì)于遙感影像標(biāo)注搭盾,當(dāng)前也有一些工具,但是都是站在研發(fā)的角度來寫的婉支,非常笨重鸯隅,不易部署,且功能單一向挖,與通用的標(biāo)注工具(labelImg蝌以、labelme等)無異。我們知道何之,模型的泛化能力是一個(gè)算法模型是否實(shí)用最重要的指標(biāo)之一饼灿,而對(duì)于遙感影像來說,模型的泛化主要就體現(xiàn)在:區(qū)域(地形地貌)的適應(yīng)性帝美、時(shí)相的適應(yīng)性碍彭、傳感器特性的適應(yīng)性、色彩風(fēng)格的適應(yīng)性等悼潭。如果拋棄這些遙感影像特有的特征庇忌,而僅僅將其作為普通圖像問題處理,很難做好遙感方面的算法模型舰褪。GeoLabel提供了遙感數(shù)據(jù)標(biāo)注全流程的解決方案皆疹,為每個(gè)樣本保留了時(shí)相、分辨率占拍、傳感器略就、影像源捎迫、空間坐標(biāo)等信息,為大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)樣本庫建立提供了條件表牢。

? ? ? ? GeoLabel本身是一個(gè)小型的GIS軟件窄绒,具備豐富的編輯功能(稍加改造就可形成一個(gè)便捷易用的輕量級(jí)桌面端GIS軟件),同時(shí)崔兴,針對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)注做了大量的定制彰导,可以滿足各種類型的樣本標(biāo)注工作,如:地物提取敲茄、邊界提取位谋、變化檢測(cè)、目標(biāo)檢測(cè)堰燎、時(shí)序分類等掏父。如果說還有什么有特色的地方,都是很小的點(diǎn)秆剪,如假入沒有遙感影像损同,支持直接從網(wǎng)絡(luò)公開地圖(如百度、高德鸟款、谷歌等)上生成樣本影像,而無需將網(wǎng)絡(luò)底圖影像先下載下來茂卦;如果已經(jīng)有矢量解譯成果了何什,可以直接基于矢量成果和影像生成樣本成果(提供矢量成果標(biāo)簽與樣本標(biāo)簽的自動(dòng)轉(zhuǎn)換);提供一般工具不會(huì)提供的時(shí)序分析工具(支持像元級(jí)和對(duì)象級(jí)的分析)等龙;變化檢測(cè)標(biāo)記支持卷簾和雙視圖同時(shí)使用处渣;提供了規(guī)范的分類體系,也可以自定義分類體系蛛砰;提供了針對(duì)樣本的快捷渲染樣式罐栈,等等。

3? GeoLabel能干什么

? ? ? ? GeoLabel可以做幾乎所有遙感AI應(yīng)用的數(shù)據(jù)標(biāo)注工作泥畅。實(shí)際上荠诬,GeoLabel能做的事遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于樣本標(biāo)注。本文只介紹部分功能位仁。

3.1? ?單期分割柑贞、檢測(cè)類標(biāo)注

? ? ? ? 目標(biāo)分割、邊緣檢測(cè)聂抢、變化檢測(cè)钧嘶、目標(biāo)識(shí)別的流程類似,主要包括:

3.1.1 新建項(xiàng)目

? ? ? ? 點(diǎn)擊“工程”-“新建”琳疏,彈出創(chuàng)建工程對(duì)話框有决,進(jìn)行參數(shù)設(shè)置闸拿,點(diǎn)擊“確定”,完成項(xiàng)目創(chuàng)建书幕。

創(chuàng)建項(xiàng)目

3.1.2? 數(shù)據(jù)加載

? ? ? ? 加載樣本的影像源新荤,主要支持兩種:

? ? ? ? ①遙感影像(如融合影像、鑲嵌影像按咒、航片等)

②地圖服務(wù)(如公開網(wǎng)絡(luò)底圖迟隅,百度、高度励七、谷歌等智袭,也可以是自己發(fā)的地圖服務(wù))

? ? ? ? 對(duì)于基于已有矢量成果數(shù)據(jù)生成樣本,還需要導(dǎo)入成果矢量掠抬。

3.1.3? 樣本選點(diǎn)

? ? ? ? 在相應(yīng)的“分割”(或者分類吼野、變化檢測(cè)、目標(biāo)檢測(cè))選項(xiàng)卡两波,設(shè)定目標(biāo)影像(如果是服務(wù)圖層瞳步,還需要設(shè)置分辨率,也就是影像級(jí)別)和樣本影像的尺寸腰奋,點(diǎn)擊“啟動(dòng)選樣”单起,即自動(dòng)生成樣本點(diǎn)圖層。

? ? ? ? 點(diǎn)擊“樣本選點(diǎn)”按鈕劣坊,啟動(dòng)樣本選點(diǎn)嘀倒。鼠標(biāo)移動(dòng)過程中,會(huì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示樣本塊范圍局冰,且隨視圖縮放自動(dòng)調(diào)整大小测蘑。

? ? ? ?另外,針對(duì)現(xiàn)實(shí)過程中樣本影像源可能來源于多個(gè)數(shù)據(jù)的情況康二,樣本選點(diǎn)時(shí)可以為不同樣本設(shè)置不同的影像源碳胳。下圖就分別從影像和高德地圖上選了樣本點(diǎn)。

3.1.4 樣本生成

? ? ? ? 樣本點(diǎn)選擇完成之后沫勿,可點(diǎn)擊“樣本生成”按鈕挨约,開始裁切樣本影像。在工作空間的image目錄生成了相應(yīng)的影像塊产雹。

3.1.5? 樣本標(biāo)繪

? ? ? ? 點(diǎn)擊“啟動(dòng)標(biāo)繪”烫罩,出現(xiàn)樣本標(biāo)繪控制窗口。

? ? ? ? 樣本標(biāo)繪控制窗口集成了豐富的樣本編輯控制功能洽故。包括快捷屬性賦值贝攒、快捷渲染、樣本狀態(tài)標(biāo)記(標(biāo)記完成打上勾)等时甚,與編輯工具配合使用隘弊,可以快速標(biāo)準(zhǔn)化地完成樣本標(biāo)繪和質(zhì)檢哈踱。通過上一個(gè)、下一個(gè)按鈕(也可通過向上箭頭梨熙、向下箭頭快捷鍵)一鍵加載下一個(gè)樣本(包括影像和矢量)并移除當(dāng)前樣本开镣,并自動(dòng)完成渲染。通過標(biāo)記完成咽扇、回退按鈕將當(dāng)前樣本標(biāo)記完成和去除樣本的完成標(biāo)記邪财。通過勾選“概覽”,可以在畫布中看到工程中所有的樣本质欲。

? ? ? ? 提供了豐富的編輯工具树埠,進(jìn)行各類樣本的標(biāo)繪。

3.1.6? 矢量標(biāo)簽轉(zhuǎn)柵格

? ? ? ? 點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)柵格”嘶伟,將矢量標(biāo)注文件轉(zhuǎn)換為柵格形式怎憋。

3.2 基于已有矢量的樣本快速生成

? ? ? ? 對(duì)于已有矢量成果,通過簡(jiǎn)單設(shè)置九昧,即可快速生成樣本绊袋。當(dāng)然,實(shí)際作業(yè)過程中铸鹰,直接已有矢量成果是達(dá)不到樣本的要求的癌别,需要進(jìn)行細(xì)節(jié)的調(diào)整,但工作量相對(duì)于重新標(biāo)注就小太多了蹋笼。具體調(diào)整方法就是使用“樣本標(biāo)繪”小節(jié)中描述的方法和提供的工具進(jìn)行編輯展姐。

3.3? 單期分類標(biāo)注

? ? ? ? 對(duì)于目標(biāo)分類,選樣完成后姓建,直接點(diǎn)擊“樣本生成”按鈕后,直接生成樣本塊缤苫,無需后續(xù)編輯速兔。

3.4 時(shí)序分類標(biāo)注

? ? ? ? 通過“時(shí)序配置”,選擇時(shí)序類型(像素級(jí)活玲、對(duì)象級(jí))涣狗,對(duì)于像素級(jí),可以設(shè)置指數(shù)公式舒憾,選擇時(shí)序影像路徑后镀钓,點(diǎn)擊“加載”,完成時(shí)序數(shù)據(jù)配置镀迂。

? ? ? ? 提供豐富的指數(shù)曲線和時(shí)序影像展示功能丁溅,直觀地選取和分析樣本。

3.5? 變化檢測(cè)標(biāo)注

? ? ? 支持卷簾操作和雙視圖同時(shí)進(jìn)行探遵,可以即時(shí)可視化并勾畫變化區(qū)域窟赏,無需反復(fù)卷簾操作妓柜。

3.6 管理和配置功能

3.6.1 快捷配置

? ? ? ? 包括快捷鍵設(shè)置和各種影像默認(rèn)顯示波段組合設(shè)置。

3.6.2? 分類體系管理

? ? ? ? 提供標(biāo)準(zhǔn)的分類體系管理功能涯穷,可以修改并添加分類體系棍掐。

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