مقایسه توانایی طبقه بندی کننده های ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی و حداکثر احتمال در بهبود نتایج الگوریتم های فیلترینگ داده های لیدار(مقاله علمی وزارت علوم)
حوزه های تخصصی:
بررسی های اخیر نشان داده است که سیستم لیدار در برداشت سریع و دقیق اطلاعات سه بعدی از عوارض، در مناطق شهری توانایی بالایی دارد. از مهم ترین پردازش هایی که روی داده های لیدار صورت می گیرد، فیلترینگ آن هاست که عبارت است از تفکیک نقاط مربوط به عوارض ارتفاعی (ساختمان ها و درختان) از نقاط زمینی. تاکنون الگوریتم های فیلترینگ فراوانی طراحی شده است، اما هر یک از آن ها معایب و نواقصی دارند. مشکل اساسی این الگوریتم ها، ناتوانی شان در حذف ساختمان و عوارض بزرگ است که ناشی از عملکرد ناحیه ای آن هاست. در این تحقیق تلاش شده است تا با بهره گیری از قابلیت های تکنیک های طبقه بندی، راه حلی برای این مشکل ارائه شود. در این پژوهش ابتدا داده های لیدار به وسیله الگوریتم شیب مبنا که از شناخته شده ترین روش های فیلترینگ به شمار می آید فیلتر شدند. در ادامه، با استفاده از سه روش طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی، و حداکثر احتمال، داده های لیدار به پنج کلاس راه آسفالته، درختان، ساختمان، سیمان، و چمن طبقه بندی گردیدند. در نهایت، نقاط ساختمان های بزرگ که به وسیله الگوریتم شیب مبنا فیلتر نشده بودند، با نتایج حاصل از روش های طبقه بندی حذف گردیدند. ارزیابی ها نشان می دهند که روش حداکثر احتمال نتایج ضعیفی را ارائه می کند، اما روش های ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی نتایج نزدیک به هم و بسیار خوبی را عرضه کرده اند. به طور کلی استفاده از این تکنیک های طبقه بندی برای بهبود نتایج الگوریتم های فیلترینگ، باعث افزایش ناچیزی در خطای نوع اول می گردد ولی سبب کاهشی شدید در خطای نوع دوم و خطای مجموع می شود. از آنجا که در فرایند فیلترینگ داده های لیدار، اهمیت خطاهای نوع دوم و مجموع بیش از خطای نوع اول است، می توان ادعا کرد که انجام این پردازش تکمیلی نتایج بسیار مفیدی را دربرداشته است. ارزیابی کمّی دقت نتایج نشان می دهد که خروجی الگوریتم با آستانه شیب o 20 پس از بهبود داده شدن با استفاده از خروجی طبقه بندی کننده شبکه عصبی مصنوعی، بهترین نتیجه را به دست داده است که در آن خطای نوع اول از 98/4 درصد به 04/5 درصد افزایش ولی خطاهای نوع دوم و مجموع به ترتیب از 043/9 درصد و 03/7 درصد به 49/4 درصد و 76/4 درصد کاهش یافته اند.