Clasificación de Imágenes Basada en Objetos de Cultivos de Verano con Métodos de Aprendizaje Automático
Autores: Peña, José M.; Gutiérrez, Pedro A.; Hervás-Martínez, César; Six, Johan; Plant, Richard E.; López-Granados, Francisca
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2014
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Ciencia y tecnología de los recursos naturales
Palabras clave
Tierras agrícolas
Discriminación de cultivos
Teledetección
Análisis de imágenes basado en objetos
Métodos de aprendizaje automático
Clasificación jerárquica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
La gestión estratégica de las tierras agrícolas implica el monitoreo de los campos de cultivo cada año. La discriminación de cultivos a través de la teledetección es una tarea compleja, especialmente si diferentes cultivos tienen una respuesta espectral y un patrón de cultivo similar. En tales casos, la identificación de cultivos podría mejorarse combinando el análisis de imágenes basado en objetos y métodos avanzados de aprendizaje automático. En esta investigación, evaluamos los métodos de árbol de decisión C4.5, regresión logística (LR), máquina de soporte vectorial (SVM) y red neuronal de perceptrón multicapa (MLP), tanto como clasificadores individuales como combinados en una clasificación jerárquica, para el mapeo de nueve cultivos principales de verano (tanto leñosos como herbáceos) a partir de imágenes satelitales ASTER capturadas en dos fechas diferentes. Cada método se construyó con diferentes combinaciones de características espectrales y texturales obtenidas después de la segmentación de las imágenes remotas en un marco basado en objetos. Como clasificadores individuales, MLP y SVM obtuvieron una precisión general máxima del 88%, ligeramente superior a LR (86%) y notablemente superior a C4.5 (79%). El clasificador SVM+SVM (mejor método) mejoró estos resultados al 89%. En la mayoría de los casos, los clasificadores jerárquicos aumentaron considerablemente la precisión de la clase peor clasificada (mínima sensibilidad). El método SVM+SVM ofreció una mejora significativa en la precisión de clasificación para todos los cultivos estudiados en comparación con el clasificador de árbol de decisión convencional, variando entre el 4% para el cártamo y el 29% para el maíz, lo que sugiere la aplicación del análisis de imágenes basado en objetos y métodos avanzados de aprendizaje automático en tareas complejas de clasificación de cultivos.
Descripción
La gestión estratégica de las tierras agrícolas implica el monitoreo de los campos de cultivo cada año. La discriminación de cultivos a través de la teledetección es una tarea compleja, especialmente si diferentes cultivos tienen una respuesta espectral y un patrón de cultivo similar. En tales casos, la identificación de cultivos podría mejorarse combinando el análisis de imágenes basado en objetos y métodos avanzados de aprendizaje automático. En esta investigación, evaluamos los métodos de árbol de decisión C4.5, regresión logística (LR), máquina de soporte vectorial (SVM) y red neuronal de perceptrón multicapa (MLP), tanto como clasificadores individuales como combinados en una clasificación jerárquica, para el mapeo de nueve cultivos principales de verano (tanto leñosos como herbáceos) a partir de imágenes satelitales ASTER capturadas en dos fechas diferentes. Cada método se construyó con diferentes combinaciones de características espectrales y texturales obtenidas después de la segmentación de las imágenes remotas en un marco basado en objetos. Como clasificadores individuales, MLP y SVM obtuvieron una precisión general máxima del 88%, ligeramente superior a LR (86%) y notablemente superior a C4.5 (79%). El clasificador SVM+SVM (mejor método) mejoró estos resultados al 89%. En la mayoría de los casos, los clasificadores jerárquicos aumentaron considerablemente la precisión de la clase peor clasificada (mínima sensibilidad). El método SVM+SVM ofreció una mejora significativa en la precisión de clasificación para todos los cultivos estudiados en comparación con el clasificador de árbol de decisión convencional, variando entre el 4% para el cártamo y el 29% para el maíz, lo que sugiere la aplicación del análisis de imágenes basado en objetos y métodos avanzados de aprendizaje automático en tareas complejas de clasificación de cultivos.