Super-Pixel-Based Segmentation and Classification for UAV Image

슈퍼 픽셀기반 무인항공 영상 영역분할 및 분류

  • Kim, In-Kyu (Information & Telecommunication Engineering, Korea Aerospace University) ;
  • Hwang, Seung-Jun (Information & Telecommunication Engineering, Korea Aerospace University) ;
  • Na, Jong-Pil (Information & Telecommunication Engineering, Korea Aerospace University) ;
  • Park, Seung-Je (Information & Telecommunication Engineering, Korea Aerospace University) ;
  • Baek, Joong-Hwan (Information & Telecommunication Engineering, Korea Aerospace University)
  • 김인규 (한국항공대학교 정보통신공학과) ;
  • 황승준 (한국항공대학교 정보통신공학과) ;
  • 나종필 (한국항공대학교 정보통신공학과) ;
  • 박승제 (한국항공대학교 정보통신공학과) ;
  • 백중환 (한국항공대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2014.04.10
  • Accepted : 2014.04.18
  • Published : 2014.04.30


Recently UAV(unmanned aerial vehicle) is frequently used not only for military purpose but also for civil purpose. UAV automatically navigates following the coordinates input in advance using GPS information. However it is impossible when GPS cannot be received because of jamming or external interference. In order to solve this problem, we propose a real-time segmentation and classification algorithm for the specific regions from UAV image in this paper. We use the super-pixels algorithm using graph-based image segmentation as a pre-processing stage for the feature extraction. We choose the most ideal model by analyzing various color models and mixture color models. Also, we use support vector machine for classification, which is one of the machine learning algorithms and can use small quantity of training data. 18 color and texture feature vectors are extracted from the UAV image, then 3 classes of regions; river, vinyl house, rice filed are classified in real-time through training and prediction processes.

최근 무인항공기는 군사용뿐만 아니라 민간용으로도 많이 사용되고 있다. 무인항공기는 미리 입력된 좌표에 따라 GPS 정보를 이용하여 자동비행한다. 그러나 재밍이나 외부 교란에 의해 GPS 신호를 수신할 수 없으면 자동비행이 불가능 해진다. 이러한 문제를 해결하기 위한 한 방법으로, 본 연구에서는 무인기에 탑재된 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 실시간으로 특정 영역을 검출하고 인식하는 알고리즘을 제안한다. 실시간 분류와 기계 학습에 사용할 특징을 추출하기 위한 전처리 과정으로 군집화 알고리즘인 그래프 기반 분할 알고리즘을 사용하여 슈퍼 픽셀화 하였다. 다양한 컬러모델 및 혼합 컬러 모델을 비교 분석하여 가장 이상적인 혼합 모델을 선정하고, 분류 알고리즘으로는 적은 트레이닝 데이터로도 뛰어난 분류 성능을 낼 수 있는 서포트 벡터 머신을 사용하였다. 무인항공 영상으로부터 18개의 컬러와 텍스처 특징 벡터를 추출하고 학습 및 예측과정을 통해 하천, 비닐하우스, 논 등 3 종류의 영역을 실시간으로 분류하였다.



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