遙感圖像解釋

遙感圖像解釋可以歸為圖像理解系統在複雜自然場景下的自動圖像解釋（Image Interpretation）。根據 Sigma 的理論，典型的遙感圖像理解系統包括三個部分：一是如何統計圖像中的空間關係；二是面向目標的知識表達及其分散式解決方法；三是基於知識的圖像分割。其關鍵問題在與模式分類與圖像分割。該技術可用於地質、礦產、森林、水利、海洋、農業等資源的調查研究。

基本介紹

• 中文名：遙感圖像解釋
• 外文名：remote sensing image interpretation
• 關鍵問題：模式分類、圖像分割
• 套用：地質、礦產、森林、水利
• 歸類：複雜自然場景下的自動圖像解釋
• 所屬領域：信息科學

圖像解釋

圖像理解

圖像理解（Image Understanding，簡稱 IU）屬於計算機視覺的高層內容，它研究圖像中各種目標的類別和目標間的相互關係，以此得出對圖像內容的理解和對場景的描述和解釋，也就是圖像的語義解釋。因此，圖像理解的研究內容不僅包括低層的數據處理分析，還包括高層的知識表達推理。其中，目標識別屬於數據分析的過程，場景描述和解釋則依賴於知識的表達和推理，後者得到的結果又可用來指導前者的分析過程。可見，圖像理解包含了自下而上的數據驅動和自上而下的知識驅動兩個方面，具有並行性、層次性與反饋性的特點，是漸進的理解過程。

圖像理解技術

圖像理解技術一直以來在不同領域都有著廣泛的套用。美國國家科學基金會 支 持 的 人 工 智 能 進 步 協 會 （Association for the Advancement of Artificial Intelligence，簡稱 AAAI）將圖像理解的套用領域歸納為：遙感圖像解釋、目標識別和理解、基於內容的圖像和視頻檢索三個方面。

遙感圖像解釋簡介

遙感圖像理解是指研究圖像中各要素的性質和它們之間的相互關係，並理解圖像內容的含義以及解釋對應的客觀現象的理論、方法和技術的統稱。

遙感圖像解釋可以歸為圖像理解系統在複雜自然場景下的自動圖像解釋（Image Interpretation）。根據 Sigma 的理論，典型的遙感圖像理解系統包括三個部分：一是如何統計圖像中的空間關係；二是面向目標的知識表達及其分散式解決方法；三是基於知識的圖像分割。

下圖是對遙感圖像理解系統的基本描述。

遙感圖像解釋關鍵問題

模式分類

要對圖像內容進行識別和描述，需要在對圖像進行特徵提取和表達的基礎上，對獲得的模式進行判別，從而完成目標的判斷和定位。分類訓練方法屬於判別（discriminative）決策方法，主要是自下而上的數據驅動，即通過對訓練樣本（特徵）的監督學習，在樣本空間產生合適的區分函式，並採用形成的分類器或結構參數對待識別目標進行分類決策，得到最終的識別結果。

圖像分割

圖像分割是圖像理解中的另一個經典問題，其目的是將圖像分解得到具有不同性質的一致性區域。因此，分類模型用於圖像分割，符合模式識別的一般過程；此時，分類模型的具體形式取決於對何種模式進行學習，比如特徵的形式和類別數，圖像分割中分類模型訓練目標則是得到適合於區分不同圖像區域的判定準則。

灰度圖像的分割方法大體可以分成三種：第一種是基於區域的方法，比如區域生長等；第二種是邊界方法，通過檢測邊界得到分割結果；第三種是首先檢測邊緣像素，再將邊緣像素連線起來構成邊界形成分割。一般來說，彩色圖像分割會將灰度圖像分割的方法轉換到顏色空間來套用，常用的彩色圖像分割方法有直方圖閾值法、特徵空間聚類、基於區域的方法、邊緣檢測、模糊方法、神經元網路等。

場景中的語義描述

圖像理解的直觀任務就是通過計算機對輸入場景圖像進行計算、分析和推理，然後輸出場景中相應目標和區域的語義化描述，通常也被稱為語義標記（Semantic Labeling）。雖然語義是圖像理解中最重要的高層知識，但至今尚未形成一套有效的研究方法和研究思路。如何描述圖像數據信息與知識語義信息間的對應關係，則是圖像理解中層次間相互銜接的關鍵所在。

語義獲取

語義是最基本的知識表達方式，以單詞（word）為基本的單元描述，語義的描述和推理常見於文本分析中，文本標記是最原始的建立高層概念和圖像關係的方式。之後，隨著計算機視覺、圖像理解發展，語義開始出現在圖像區域標記中。藉助場景中目標之間的語義關係，在目標識別的過程中對場景和目標進行標記，完成整個圖像理解的過程。

語義標記

區域的語義標記是數據與知識之間的轉換過程。圖像理解中涉及的標記描述非常廣泛，而目前對此類問題的研究工作較少。常用的標記方法首先通過低層處理進行區域分割和線提取測量，然後形成區域線和圖像特徵中層資料庫。實際上，數據和知識的轉化和融合就是形成中層資料庫的過程。標記的過程本質上是對規則的推理過程。規則表示前件為區域的若干特徵數據；規則後件則是對理解的標記描述，通常為若干名詞描述。只有事實庫中的內容與規則的條件相匹配時，才能激活這條規則，當激活多條規則時，按解決衝突的策略只選擇其中一條。

未來發展

遙感圖像解釋是不斷發展的研究領域，通過對航空遙感和衛星遙感圖片的分析和理解，不僅能實現地質、礦產、森林、水利、海洋、農業等資源的調查研究，還可以用於交通場景視覺監控等。其中，遙感圖像分割技術、邊緣檢測和融合技術，通用型遙感圖像理解專家系統的建立，都將促進遙感圖像解釋的發展，套用於不同的領域。