Detection of fragmented rectangular enclosures in very high resolution remote sensing images

We develop an approach for the detection of ruins of livestock enclosures (LEs) in alpine areas captured by high-resolution remotely sensed images. These structures are usually of approximately rectangular shape and appear in images as faint fragmented contours in complex background. We address this problem by introducing a rectangularity feature that quantifies the degree of alignment of an optimal subset of extracted linear segments with a contour of rectangular shape. The rectangularity feature has high values not only for perfectly regular enclosures but also for ruined ones with distorted angles, fragmented walls, or even a completely missing wall. Furthermore, it has a zero value for spurious structures with less than three sides of a perceivable rectangle. We show how the detection performance can be improved by learning a linear combination of the rectangularity and size features from just a few available representative examples and a large number of negatives. Our approach allowed detection of enclosures in the Silvretta Alps that were previously unknown. A comparative performance analysis is provided. Among other features, our comparison includes the state-of-the-art features that were generated by pretrained deep convolutional neural networks (CNNs). The deep CNN features, although learned from a very different type of images, provided the basic ability to capture the visual concept of the LEs. However, our handcrafted rectangularity-size features showed considerably higher performance.European Prehistor

Scale-invariant medial features based on gradient vector flow fields

We propose a novel set of medial feature interest points based on gradient vector flow (GVF) fields [18]. We exploit the long ranging GVF fields for symmetry estimation by calculating the flux flow on it. We propose interest points that are located on maxima of that flux flow and offer a straight forward way to estimate salient local scales. The features owe their robustness in clutter to the nature of the GVF which accomplishes two goals simultaneously- smoothing of orientation information and its preservation at salient edge boundaries. A learning framework based on them, in contrast to classical edge-based feature detectors, would unlikely be distracted by background clutter and spurious edges, as these new mid-level features are shape-centered. We evaluate our scale-invariant feature coding scheme against standard SIFT keypoints by demonstrating generalization over scale in a patch-based pedestrian detection task.

LIDAR based semi-automatic pattern recognition within an archaeological landscape

LIDAR-Daten bieten einen neuartigen Ansatz zur Lokalisierung und Überwachung des kulturellen Erbes in der Landschaft, insbesondere in schwierig zu erreichenden Gebieten, wie im Wald, im unwegsamen Gelände oder in sehr abgelegenen Gebieten. Die manuelle Lokalisation und Kartierung von archäologischen Informationen einer Kulturlandschaft ist in der herkömmlichen Herangehensweise eine sehr zeitaufwändige Aufgabe des Fundstellenmanagements (Cultural Heritage Management). Um die Möglichkeiten in der Erkennung und bei der Verwaltung des kulturellem Erbes zu verbessern und zu ergänzen, können computergestützte Verfahren einige neue Lösungsansätze bieten, die darüber hinaus sogar die Identifizierung von für das menschliche Auge bei visueller Sichtung nicht erkennbaren Details ermöglichen. Aus archäologischer Sicht ist die vorliegende Dissertation dadurch motiviert, dass sie LIDAR-Geländemodelle mit archäologischen Befunden durch automatisierte und semiautomatisierte Methoden zur Identifizierung weiterer archäologischer Muster zu Bodendenkmalen als digitale „LIDAR-Landschaft“ bewertet. Dabei wird auf möglichst einfache und freie verfügbare algorithmische Ansätze (Open Source) aus der Bildmustererkennung und Computer Vision zur Segmentierung und Klassifizierung der LIDAR-Landschaften zur großflächigen Erkennung archäologischer Denkmäler zurückgegriffen. Die Dissertation gibt dabei einen umfassenden Überblick über die archäologische Nutzung und das Potential von LIDAR-Daten und definiert anhand qualitativer und quantitativer Ansätze den Entwicklungsstand der semiautomatisierten Erkennung archäologischer Strukturen im Rahmen archäologischer Prospektion und Fernerkundungen. Darüber hinaus erläutert sie Best Practice-Beispiele und den einhergehenden aktuellen Forschungsstand. Und sie veranschaulicht die Qualität der Erkennung von Bodendenkmälern durch die semiautomatisierte Segmentierung und Klassifizierung visualisierter LIDAR-Daten. Letztlich identifiziert sie das Feld für weitere Anwendungen, wobei durch eigene, algorithmische Template Matching-Verfahren großflächige Untersuchungen zum kulturellen Erbe ermöglicht werden. Resümierend vergleicht sie die analoge und computergestützte Bildmustererkennung zu Bodendenkmalen, und diskutiert abschließend das weitere Potential LIDAR-basierter Mustererkennung in archäologischen Kulturlandschaften