طبقه بندی ابرنقاط لیدار به کمک میدان تصادفی مارکوف و تکنیک های یادگیری ماشین

امروزه در زمینه مدیریت شهری، رباتیک، تولید بازی های رایانه ای و مانند آن، از ابرنقاط لیدار در استخراج عوارض شهری و سه بعدی سازی استفاده گسترده ای می شود. خوشه بندی و طبقه بندی نقاط ابری لیدار یکی از گام های اصلی برای رسیدن به مدلی سه بعدی به شمار می رود؛ بنابراین، یکی از اهداف این تحقیق را می توان ارزیابی کارآیی روش های طبقه بندی K امین همسایگی نزدیک (KNN)، درخت تصمیم (DT)، بیز ساده (Naïve Bayes)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و میدان تصادفی مارکوف (MRF) در طبقه بندی مجموعه داده لیدار و تصاویر هوایی در محیط پیچیده شهری برشمرد. بدین منظور، داده هایی که ISPRS از شهر فایهینگن کشور آلمان فراهم آورده، به کار رفته است. سپس همه ویژگی های هندسی، مقادیر شدت ثبت شده از سوی لیدار، تصاویر هوایی و نیز ویژگی های استخراج شده مبتنی بر مقادیر ویژه را استخراج و به منظور تشخیص پنج کلاس اشیای شهری شامل سطوح نفوذناپذیر، ساختمان، گیاهان کم ارتفاع، درخت و اتومبیل به کار برده است. برای محاسبه مقادیر ویژه به کمک توزیع محلی نقاط، در این مقاله، یک ساختار مکعبی جدید معرفی شده است که در تحقیقات گذشته دیده نشده بود. نتایج نهایی تکنیک های طبقه بندی به کاررفته در این تحقیق با استفاده از نقشه های رفرنس ISPRS ارزیابی شدند. نتایج ارزیابی این تحقیق نشان می دهد که مدل MRF با دقت کلی ۸۸.۰۸% و ضریب کاپای ۰.۸۳ کارآتر از دیگر طبقه بندی هاست. همچنین، ساختار مکعبی پیشنهادی را می توان، به خوبی ساختارهای کروی و استوانه ای، در استخراج ویژگی های مبتنی بر مقادیر ویژه به کار برد.

Keywords:

طبقه بندی , یادگیری ماشین , ابرنقاط لیدار , میدان تصادفی مارکوف , عوارض شهری