如何使用图像处理识别 Google 地图图像中的树木？

Posted 2023-02-23

【中文标题】如何使用图像处理识别 Google 地图图像中的树木？

【英文标题】：How do I recognize trees in a Google Maps Image using image processing?

【发布时间】：2015-02-04 11:07:15

【问题描述】：

在给定静态地图图像（左图）的情况下，我试图大致找到树木覆盖的区域。

我想到的方法是对图像进行逐像素分析，最初找出“更绿”的像素（使用 HSV 配色方案来提取色调值）。

我意识到，在黎明或黄昏拍摄的某些图像中，树木实际上可能没有任何绿色，可能只是呈现出深灰色/黑色。而那些在中午拍摄的，显示为亮绿色。所以我尝试使用图像阈值并获得了不错的结果（正确的图像）：

但我仍然不满意，因为建筑物的阴影，或者黑暗的物体可能会给我带来误报。

我想借鉴一些开发人员在 Stack Overflow 上的经验，并建议在这种情况下哪种图像处理工具和方法可以给我最好的结果？

【问题讨论】：

更复杂的方法倾向于使用红外通道，其中生物质发射强烈 - Google NDVI（归一化差异植被指数），但遗憾的是您没有可用的。另一个选项是纹理分析。

@MarkSetchell：有没有免费的高质量红外线地图？那时我可以完全放弃谷歌地图。

Google Map Engine 支持树过滤（我记得）。

我认为您的阈值地图看起来相当准确？如果您应用关闭运算符（扩张+侵蚀），它应该非常好（但您必须反转才能获得树掩码）。所以我希望你有不同的图像，这种方法不能很好地工作？您能否提供一系列图像（例如，光线条件较差的情况）以了解完整的任务和困难？

SE 信号处理社区非常擅长回答我曾经遇到的一个图像处理问题。如果 SO 没有提供您可以使用的答案，我建议您前往那里并重新提出您的优秀问题。

【参考方案1】：

-threshold Y% 的问题在于：它会将足够暗的所有像素转换为黑色！

如果您的图片中有其他深色（深棕色、深蓝色、深红色、深灰色或黑色），您会错误地将其识别为“木头”。

如果我理解正确，您只是在寻找那些像素，它们是某种绿色或深绿色。

因此，我建议您使用以下命令的一些变体对您自己的方法进行基准测试：

compare                              \
 -size 600x600                       \
 -fuzz 30%                           \
  http://i.stack.imgur.com/kqMtt.png \
  xc:'darkgreen'                     \
  output-1.png    

您可以使用“#006400”的相应颜色值来代替“深绿色”，它是相同的：

compare                              \
 -size 600x600                       \
 -fuzz 30%                           \
  http://i.stack.imgur.com/kqMtt.png \
  xc:'#006400'                       \
  output-2.png    

上面的compare 命令从两个具有以下特征的输入图像中创建一个output-1.png：

将原始图像与动态创建的 (xc:) 600x600 像素的统一颜色“深绿色”补丁进行比较； 输出将原始图像显示为浅色背景； 输出显示红色像素，其中原始图像的各个像素在考虑 30% 的“模糊因子”后与颜色值“深绿色”不同（其中“0%”表示精确 em> 颜色值的匹配）； 输出显示白色/半透明像素，其中原始图像的各个像素与颜色“深绿色”相似（模糊因子为 30%）。

这是并排比较的结果：

您当然可以使用模糊因子以及“深绿色”颜色值的精确定义。这是-fuzz 25% 的结果：

如果您希望比较显示反转颜色（红色像素显示在原始图像具有绿色的位置，透明/白色是像素非绿色的位置），请使用“深绿色”的反转颜色作为比较补丁（这是某种粉红色，顺便说一句），还有一个不同的模糊因素：

compare                              \
 -size 600x600                       \
 -fuzz 70%                           \
  http://i.stack.imgur.com/kqMtt.png \
  xc:'#ff9bff'                     \
  output-3.png    

现在的结果是：

如果您希望输出不将原始图像显示为浅色背景，则将-compose src 添加到您的命令中：

compare                              \
 -size 600x600                       \
 -fuzz 70%                           \
  http://i.stack.imgur.com/kqMtt.png \
  xc:'#ff9bff'                       \
 -compose src                        \
  output-4.png    

您还可以将突出显示“delta”像素的红色更改为其他颜色。使用黑色：

compare                              \
 -highlight-color black              \
 -size 600x600                       \
 -fuzz 60%                           \
  http://i.stack.imgur.com/kqMtt.png \
  xc:'#ff9bff'                       \
 -compose src                        \
  output-5.png    

您现在可以将最后一个命令的结果用作“掩码”。将该蒙版覆盖在原始图像上，并以一种让图像的“仅树”部分出现在结果中的方式组合它们，并去掉所有其他部分。

【讨论】：

感谢您发布如此详细的答案！我打算使用 Image Magick 来完成上述任务。你能告诉我你用什么工具/语言来写上面的代码吗？

@user3210476：上面的代码没有特殊的“语言”。我只使用了 ImageMagick 命令行工具compare，以及一些可用的选项。此命令可以在 Mac OSX 的 Terminal.app 内、Linux 或 Unix 上的任何终端应用程序内以及 Windows 上的 DOS box 窗口 (cmd.exe) 内运行......

我打算给你的不仅仅是一个赞成票，呵呵！感谢您的回答，我想我找到了我正在寻找的工具。 [paintopaqueimage] (php.net/manual/en/imagick.paintopaqueimage.php) 在 Image Magick PHP 中