AI Segmentation
QGIS
Tutorial

AI Segmentation for QGIS:完整指南

自动建筑检测前后的城镇中心 (after)
自动建筑检测前后的城镇中心 (before)
影像检测结果
Drag to compare
整个城镇中心,一次检测全部完成(法国 Saint-Germain-en-Laye,基于 Google Satellite 影像)。拖动滑块进行对比。

AI Segmentation 能把你已经在 QGIS 中打开的影像,变成整洁的矢量图层。它有两种工作方式。首先是 Automatic 模式:画一个区域,命名目标物,就能一次性获得它的每一个实例(建筑轮廓、地块、树木、道路、太阳能板),全程在云端运行,你的电脑上无需 GPU。然后是 Manual 模式:点击一个目标物,AI 就会勾勒出它的轮廓,在你自己的电脑上本地运行且不限次数。上面这张图就是一次 Automatic 检测的结果,本指南将在 QGIS 中逐项设置、实时演示整个过程。

安装并激活

在 QGIS 中,打开 插件 -> 管理和安装插件,搜索 AI Segmentation 并安装。然后从面板登录(会打开一个浏览器标签页,大约 15 秒),两种模式就都准备就绪了。

带有 Manual/Automatic 切换开关的 AI Segmentation 面板,已准备好开始
选择你的影像图层并启动。

你的第一次检测

目标:提取上面这个城镇中心的每一个建筑轮廓。一次检测,从头到尾。

画出你的区域

点击 Start Automatic AI Segmentation,然后在地图上沿着目标区域逐点点击,最后闭合环线。清晰、对比鲜明的影像能得到最整洁的多边形。

逐点绘制区域,然后闭合。

命名目标物

输入目标物(这里是 building),或者在带预览的现成目标物 Library 中挑选。

设置步骤:目标物设为 building、示例卡片、细节滑块

展示一个示例(可选)

一个词并不总是足够。Draw an example 会从你自己的影像中给 AI 一份样本(相同的传感器、季节和分辨率):勾勒出一个目标物,AI 就会寻找与它相似的对象。Exclude a look-alike 则相反:勾勒出一个误报,告诉 AI"不是这个"。几个示例再加上一个名称,通常是最强的组合;而当目标物没有合适的名称时,只用示例也能奏效。

Show an example:在地图上绘制的一个正例(绿色)和一个排除项(红色)

面板中的参考标签:示例 1 为绿色,排除项 2 为红色

设置 Detail

Detail 滑块会把你的区域切分成 1024 px 瓦片组成的网格,每个瓦片都以全分辨率进行检测,再拼接回一个无缝的图层,因此跨越接缝的目标物会被合并。细节越精细,切出的瓦片越小,能找到的目标物也越小;瓦片数量会实时更新(这里是 12 个瓦片)。区域大小没有限制。

区域上的实时瓦片网格预览

检测

点击 Detect objects。区域会逐个瓦片处理,结果会实时绘制在地图上。这次检测在大约两分钟内找到了 2,415 个目标物

检测进行中,第 4 个瓦片(共 12 个),目前已找到 365 个目标物

检测过程中实时绘制的部分结果

审阅

检测打开的是一个审阅界面,而不是导出。下面的一切都是即时的,无需重新运行:你可以筛选并重塑检测结果,直到图层符合要求。下一节会逐一介绍每个控件。

审阅面板:数量、显示颜色、置信度直方图

导出

点击 Export polygons。你会得到一个带样式的 GeoPackage 图层,附带可直接用于 GIS 的字段结构:classscorearea_m2perimeter_m。这里是 306 个建筑轮廓

导出的 GeoPackage 图层,包含 306 个建筑轮廓

包含 class、score、area_m2 和 perimeter_m 列的属性表

审阅控件详解

Confidence

每个检测结果都带有一个分数:AI 有多确定这个多边形真的是你要的目标物。检测会返回所有看起来合理的结果,而 Confidence 滑块用来设定要保留的最低分数:拖向 More objects 可以显示更弱的检测结果,拖向 Only confident 则只保留最有把握的。滑块上方的直方图显示每个分数级别有多少个目标物,数量会实时更新。同一次检测,在 More objectsOnly confident 之间实时滑动的效果:

拖动 Confidence 滑块,图层和数量会即时更新。

像这些屋顶一样密集、重复的目标物得分往往不高,所以从低分开始、再逐步向上筛除,通常比反过来做更好。你手动修正过的目标物无论置信度如何都会始终保留。

Display colors

用四种方式查看同一批检测结果,每一种都回答一个不同的问题。Random(每个目标物一种颜色)用来检查相邻目标物是否分开。Outline 用来对照影像检查边界。Confidence 显示 AI 在哪里有把握(黄色)或犹豫(紫色),从而告诉你该把置信度滑块放在哪里。Normal 是单一的干净颜色。这些都只是视觉效果,几何形状永远不会改变。

四种显示模式并排展示:Random、Outline、Confidence、Normal
同一批检测结果,四种解读方式:Random 用来区分相邻目标物,Outline 用来检查边界,Confidence 用来发现犹豫之处,Normal 用来查看图层。

Refine detections

Refine detections 部分会一次性即时重塑每一个多边形:

带有形状、大小和轮廓控件的 Refine detections 面板
形状、大小和轮廓控件,实时应用到整个图层。
  • Right angles 把边缘对齐到 90 度,适用于建筑、泳池和太阳能板等人造形状。
  • Round corners 柔化轮廓,适用于树木和灌木等自然形状。
  • Fill holes 填补每个多边形内部的空洞。
  • Min / Max size 隐藏地面面积在某个范围之外的检测结果,是去除细小噪点最快的方法。
  • Simplify outlineClean edgesExpand/Contract 用来微调轮廓本身。

同样的方法适用于任何目标

Automatic 模式只需改动一个输入,就能胜任完全不同的任务:换一个词,就得到另一个图层。5 km² 范围内的农田地块:

自动检测前后的农田地块 (after)
自动检测前后的农田地块 (before)
影像检测结果
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提示词:farm field。5 km2 范围内约 250 个地块,一次检测完成。

或者密集城区的道路网络:

自动检测前后的城市道路 (after)
自动检测前后的城市道路 (before)
影像检测结果
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提示词:road。可行车路面被提取为多边形。

树木、汽车、温室、泳池、太阳能板都以同样的方式工作;如果你不想自己琢磨措辞,面板中的 Library 列出了带预览的现成目标物。

Manual 模式

Manual 在你自己的电脑上运行一个本地模型,不限次数,只需从面板完成一次性设置。点击一个目标物,AI 就会勾勒出它的轮廓;左键点击增加区域,右键点击移除区域,你可以逐个保留并导出多边形。当你需要的是十个精确的目标物而不是一千个,或者想对每一条轮廓拥有完全的控制时,它最能发挥价值。

Manual 模式:在屋顶上点击一次,勾勒出一个整洁的多边形
Manual 模式:一次点击,一条轮廓,在你自己的电脑上完成。

两种模式可以衔接:在 Automatic 审阅界面中,Refine in Manual mode 会在 Manual 中打开你的检测结果,让你手动修正或添加几个目标物,然后再回来把所有内容一起导出。

Automatic 审阅面板中的 Refine in Manual mode 按钮
Refine in Manual mode:手动修饰自动结果,然后导出。

在你自己的地图上试试

最好的测试就是一个你真正在处理的区域:安装 AI Segmentation,在那里运行它,然后把生成的图层和你手动数字化的结果做对比。如果出现任何异常,面板中的 ? Help 按钮可以直接联系我们。

Written byLilien Auger
·2 min read
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