《深度学习：卷积神经网络从入门到精通》——3.7　LeNet的交通路网提取案例

3.7　LeNet的交通路网提取案例

本节描述一个从遥感图像中自动提取交通路网的案例，其中用到的RRSI数据集可以根据表1.2提供的地址下载。交通路网是指公路、城市道路和单位管辖范围允许社会机动车通行的地方，包括广场、公共停车场等用于公众通行的场所。本案例要解决的问题是：给出一幅交通路网的遥感图像，如图3.15a所示，通过一系列的算法和程序实现自动提取路网的目的，如图3.15b所示。

图3.15　交通路网遥感图像样例

为了解决这个问题，本案例的思路是：首先选择一部分如图3.15a所示的原始图像，利用ArcGis（或ENVI、Photoshop等其他软件工具）进行人工标注路网，另存为如图3.15c所示的标注图像。然后，把交通路网的自动提取问题转化为图像块的局部分类问题，转化的方法是把原始图像分解为一系列较小的图像块，如果图像块的中心在路网上，就标记为正例（用1表示），否则就把偏离路网超过一定距离的图像块标记为反例（用0表示），从而就可以把路网看作正例图像块中心的集合。其次，挑选部分正例和反例训练一个LeNet分类模型。再次，利用这个模型对测试图像的所有25×25图像块进行分类，把正例标注为路网颜色，得到路网提取的初步结果。最后，利用连通性对正例进一步处理，形成路网提取的最终结果。

3.7.1　交通路网的人工标注

在原始遥感图像中人工标注交通路网，可以利用很多不同的软件工具，例如Adobe Photoshop。Photoshop是一款出色的数字图像编辑处理工具，进行路网标注的具体示例过程如下。

1）导入图像。打开Photoshop，单击选择需要标注的图像，拖入工作界面，如图3.16所示。

图3.16　导入遥感图像

2）创建新图层。单击右下角红色按钮，创建两个新图层，如图3.17所示。

3）设置图层1的填充色。先选择图层1，把前景色设置为黑色，再从顶部菜单中单击“编辑”，选择“填充”，弹出如图3.18所示的对话框，单击“确定”按钮即可，结果如图3.19所示。

4）关闭图层1的可见性。选择图层2，参照图3.20单击红色框中的按钮，即可关闭图层1的“指示图层可见性”。

5）标注路网段。在左边工具条中选择“钢笔工具”，从路网上的任意点开始，沿着路网重复执行单击和移动操作，根据路网的弯曲调整单击的密度，标注一段路径后停止，设置前景色为白色，在该路径上右键选择“描边路径”，出现如图3.21所示的对话框，单击“确定”按钮，得到路网段标注的初步结果，如图3.22所示。随后，在该路径上右键选择“删除路径”，得到路网段标注的完成结果，如图3.23所示。

6）标注全路网。重复第5步的操作标注其他路网段，得到的全路网标注图像如图3.24所示。再选择图层1，单击“指示图层可见性”按钮，即可得到去除背景的全路网标注结果，如图3.25所示。保存结果。注意，这里要求标注图像在保存时的命名与原始图像相同。