Automatic Extraction of Training Dataset Using Expectation Maximization Algorithm - for Automatic Supervised Classification of Road Networks

In the paper, we propose the methodology to extract training dataset automatically for supervised classification of road networks. For the preprocessing, we co-register the airborne photos, LIDAR data and large-scale digital maps and then, create orthophotos and intensity images. By overlaying the large-scale digital maps onto generated images, we can extract the initial training dataset for the supervised classification of road networks. However, the initial training information is distorted because there are errors propagated from registration process and, also, there are generally various objects in the road networks such as asphalt, road marks, vegetation, cars and so on. As such, to generate the training information only for the road surface, we apply the Expectation Maximization technique and finally, extract the training dataset of the road surface. For the accuracy test, we compare the training dataset with manually extracted ones. Through the statistical tests, we can identify that the developed method is valid.

기대최대화 알고리즘을 활용한 도로노면 training 자료 자동추출에 관한 연구 - 감독분류를 통한 도로 네트워크의 자동추출을 위하여

본 논문은 감독분류 기법을 활용한 도로 네트워크 추출의 기본 과정인 트레이닝 자료의 추출과정을 자동화함으로써 감독분류를 활용한 도로 네트워크 추출 과정의 자동화에 기여할 수 있는 방법론의 개발을 목적으로 한다. 이를 위해 본 연구에서는 상호 기하보정 된 항공사진과 LIDAR 자료로부터 정사영상과 LIDAR 반사강도 영상을 제작하고, 기 구축된 수치지도를 활용하여 초기 트레이닝 자료를 자동으로 추출하였다. 하지만 위의 과정을 통하여 추출된 초기 트레이닝 자료는 기하보정과정에서 수반되는 기하학적 오차 및 다양한 개체들로 구성된 도로의 특성에 영향을 받아 다양한 분광특성을 포함하게 된다. 따라서 본 연구에서는 추출된 초기 트레이닝 자료에서 도로 추출의 기본이 되는 도로노면의 분광특성을 통계학적 기법인 기대최대화 알고리즘에 기초하여 효과적으로 결정하기 위한 방법론을 제안하였다. 또한 개발된 방법론의 평가를 위하여 동일지역에 대해 수동으로 취득한 트레이닝 자료와 본 연구에서 자동으로 추출한 자료를 비교 평가하여 정확도를 분석하였다. 실험결과에 대한 통계검증결과 본 논문에서 제안한 도로노면 트레이닝 자료 자동추출기법의 효용성을 증명하였다.