InfraBase - Automatische Gebäudesegmentierung

Im Projekt werden Satellitenbilder automatisch analysiert. Die Dachfläche wird dabei genau erkannt und in ein Polygon umgewandelt.
PartnerInnen
  • ​GeoVille Information Systems and Data Processing GmbH
  • Fachhochschule (FH) Kufstein Tirol
Finanzierung
FFG
Laufzeit
02.04.2018 – 01.10.2019
Projektstatus
abgeschlossen

Das Projekt „infraBASE – An Infrastructure Baselayer generation service to enable Industry 4.0 operations and increase business growth“ beschäftigt sich mit der automatischen Satellitenbildanalyse. 

Die Herausforderung im Projekt liegt bei der robusten Segmentierung von Objekten in Satellitenbildern. In einer Kooperation mit der Fachhochschule Kufstein und der Firma GeoVille werden hierfür automatische Analysemethoden in Satellitenbildern entwickelt.  

Umwandlung der Dachfläche in Polygon

Im Projekt infraBASE werden automatische Methoden zur präzisen Segmentierung von Gebäuden in Satellitenbildern entwickelt. Die Gebäude werden dabei in den Satellitenbildern nicht nur erkannt, sondern die Dachfläche pixelgenau segmentiert und anschließend in ein Polygon umgewandelt. 

Methoden: DeepLearning und Level-Set

Methodisch wird auf das Vorgängerprojekt „ImmBild“ aufgebaut. Zum Einsatz kommen die dabei entwickelten Deep Learning Methoden zur Bildanalyse und Bildsegmentierung sowie sogenannte „Level-Set Methoden“ für das Finden und Verfeinern der Objekt- bzw. Gebäudegrenzen.

Satellitenbildmaterial inklusive Annotationen werden vom Kooperationspartner GeoVille zur Verfügung gestellt. Die methodische Umsetzung erfolgt in einer engen Kooperation mit der FH Kufstein. Dabei werden auf großen Mengen von Satellitenbildern neuronale Netzwerke für die Objektsegmentierung trainiert, welche Gebäude automatisiert segmentieren können.

Da neuronale Segmentierungsnetzwerke üblicherweise nicht immer exakte Objektgrenzen (Gebäudegrenzen) zurück liefern, werden im Projekt spezielle Methoden zur präzisen Konturfindung eingesetzt. Dabei kommen Konturmodelle in Kombination mit Optimierungsmethoden (Energieminimierung) zum Einsatz. Aus den an die Gebäudegrenzen ausgerichteten Konturen werden anschließend Polygone extrahiert, welche die Gebäudeumrisse darstellen. Die entwickelten Methoden erlauben die automatische Detektion von Gebäuden in Gebieten für die keine Geoinformationsdaten (GIS-Daten) vorliegen. Des weiteren kann die Bebauungsdichte sowie die Gebäudegröße realistisch abgeschätzt werden. Gebäudeerkennung und -segmentierung spielt auch bei der automatischen Abschätzung von Schäden nach Naturkatastrophen (z. B. Überflutungen) eine wichtige Rolle.

Wirtschaftlicher Faktor

Die Ergebnisse des Projekts infraBASE sollen in Zukunft den Zugriff und die Arbeit mit Satellitenbildern erleichtern und die Bewertung bzw. Analyse der lokalen Infrastruktur unterstützen. infraBASE wird es ermöglichen in Gebieten für welche keine GIS-Daten vorhanden sind, automatisch Metadaten zu generieren und diese quantitativ zu analysieren. Somit soll in Zukunft Zeit und vor allem auch Geld gespart werden.