AI Segmentation
QGIS
Tutorial

QGIS AI Segmentation 完整指南

自動建築偵測前後的住宅區 (after)
自動建築偵測前後的住宅區 (before)
影像偵測結果
Drag to compare
整個住宅區,一次偵測全部完成(法國 Hauts-de-Seine,採用 Google Satellite 影像)。拖曳滑桿即可比較。

AI Segmentation 能把你已經在 QGIS 中開啟的影像,變成乾淨的向量圖層。它有兩種運作方式。首先是 Automatic 模式:畫一個區域、為目標物命名,就能一次取得它的每一個實例(建築輪廓、地塊、樹木、道路、太陽能板),全程在雲端執行,你的電腦上不需要 GPU。接著是 Manual 模式,一個在本機執行的半自動模型,在你自己的電腦上執行且不限次數:你點擊一個目標物,AI 就會描出它的輪廓。上面這張圖就是一次 Automatic 偵測的結果,本指南會在 QGIS 中逐項設定、即時示範整個流程。

安裝並啟用

在 QGIS 中,開啟 外掛程式 -> 管理及安裝外掛程式,搜尋 AI Segmentation 並安裝。接著從面板登入(會開啟一個瀏覽器分頁,大約 15 秒),兩種模式就都準備就緒了。

帶有 Manual/Automatic 切換開關的 AI Segmentation 面板,已準備好開始
選擇你的影像圖層並啟動。

你的第一次偵測

目標:擷取上面這個住宅區的每一個建築輪廓。一次偵測,從頭到尾。

畫出你的區域

點擊 Start Automatic AI Segmentation,然後在地圖上沿著目標區域逐點點擊,最後閉合環線。清晰、對比鮮明的影像能得到最乾淨的多邊形。

逐點繪製區域,然後閉合。

為目標物命名

輸入目標物(這裡是 building),或在帶預覽的現成目標物 Library 中挑選。

設定步驟:目標物設為 building、範例卡片

展示一個範例(選用)

一個詞不見得總是足夠。Draw an example 會從你自己的影像中提供 AI 一份樣本(相同的感測器、季節與解析度):描出一個目標物,AI 就會尋找與它相似的對象。Exclude a look-alike 則相反:描出一個誤報,告訴 AI「不是這個」。幾個範例再加上一個名稱,通常是最強的組合;而當目標物沒有合適的名稱時,只用範例也能奏效。

Draw an example,然後 exclude a look-alike:面板中的參考標籤會即時更新。

設定 Detail

Detail 滑桿會把你的區域切分成由 1024 px 瓦片組成的網格,每個瓦片都以完整解析度進行偵測,再拼接回一個無縫的圖層,因此跨越接縫的目標物會被合併。細節越精細,切出的瓦片越小,能找到的目標物也越小;瓦片數量會即時更新(這裡是 9 個瓦片)。區域大小沒有限制。

區域上的即時瓦片網格預覽

偵測

點擊 Detect objects。區域會逐個瓦片處理,結果會即時繪製在地圖上。這次偵測找到了 951 個候選目標物

第 1 個瓦片(共 9 個)

偵測過程中即時繪製的部分結果

檢視

偵測開啟的是一個檢視介面,而不是匯出。下面的一切都是即時的,不需要重新執行:你可以篩選並重塑偵測結果,直到圖層符合需求。下一節會逐一介紹每個控制項。

檢視面板:數量、顯示顏色、信心度直方圖

匯出

點擊 Export polygons。你會得到一個帶樣式的 GeoPackage 圖層,附帶可直接用於 GIS 的欄位結構:classscorearea_m2perimeter_m。這裡是 335 個建築輪廓

匯出的 GeoPackage 圖層,包含 335 個建築輪廓

包含 class、score、area_m2 與 perimeter_m 欄位的屬性表

檢視控制項詳解

Confidence

每個偵測結果都帶有一個分數:AI 有多確定這個多邊形真的是你要的目標物。偵測會回傳所有看起來合理的結果,而 Confidence 滑桿用來設定要保留的最低分數:拖向 More objects 可以顯示較弱的偵測結果,拖向 Only confident 則只保留最有把握的。滑桿上方的直方圖顯示每個分數等級有多少個目標物,數量會即時更新。同一次偵測,在 More objectsOnly confident 之間即時滑動的效果:

拖曳 Confidence 滑桿,圖層與數量會即時更新。

像這些屋頂一樣密集、重複的目標物得分往往不高,所以從低分開始、再逐步向上篩除,通常比反過來做更好。你手動修正過的目標物無論信心度如何都會始終保留。

Display colors

用四種方式檢視同一批偵測結果,每一種都回答一個不同的問題。Random(每個目標物一種顏色)用來檢查相鄰目標物是否分開。Outline 用來對照影像檢查邊界。Confidence 顯示 AI 在哪裡有把握(黃色)或猶豫(紫色),從而告訴你該把信心度滑桿放在哪裡。Normal 是單一的乾淨顏色。這些都只是視覺效果,幾何形狀永遠不會改變。

四種顯示模式並排展示:Random、Outline、Confidence、Normal
同一批偵測結果,四種解讀方式:Random 用來區分相鄰目標物,Outline 用來檢查邊界,Confidence 用來發現猶豫之處,Normal 用來檢視圖層。

Refine detections

Refine detections 區塊會一次即時重塑每一個多邊形:

帶有形狀、大小與輪廓控制項的 Refine detections 面板
形狀、大小與輪廓控制項,即時套用到整個圖層。
  • Right angles 把邊緣對齊到 90 度,適用於建築、泳池與太陽能板等人造形狀。
  • Round corners 柔化輪廓,適用於樹木與灌木等自然形狀。
  • Fill holes 填補每個多邊形內部的空洞。
  • Min / Max size 隱藏地面面積在某個範圍之外的偵測結果,是去除細小雜訊最快的方法。
  • Simplify outlineClean edgesExpand/Contract 用來微調輪廓本身。

同樣的方法適用於任何目標

Automatic 模式只需改動一個輸入,就能勝任完全不同的任務:換一個詞,就得到另一個圖層。5 km² 範圍內的農田地塊:

自動偵測前後的農田地塊 (after)
自動偵測前後的農田地塊 (before)
影像偵測結果
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提示詞:farm field。5 km2 範圍內約 250 個地塊,一次偵測完成。

或者一座光電廠的成排面板:

自動偵測前後的光電廠面板陣列 (after)
自動偵測前後的光電廠面板陣列 (before)
影像偵測結果
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提示詞:solar panel。數十排面板,一次偵測完成。

樹木、汽車、溫室、泳池、太陽能板都以同樣的方式運作;如果你不想自己琢磨措辭,面板中的 Library 列出了帶預覽的現成目標物。

Manual 模式

Manual 模式是一個在本機執行的半自動模型,在你自己的電腦上執行,不限次數且可離線使用,只需從面板完成一次性的一鍵設定。互動方式一律相同:你點擊一個目標物,AI 就會一次描出它的輪廓,接著左鍵點擊增加區域、右鍵點擊排除多餘的部分,因此幾次點擊就能把粗略的猜測變成乾淨的邊界。與 Automatic 相同的形狀控制項(Simplify outline、Round corners、Right angles、Expand/Contract、Fill holes)都適用於目前的選取範圍。Save polygon 會鎖定它(變成綠色),接著你可以繼續處理下一個目標物,完成後 Export polygons to a layer 會將全部一次匯出。

Manual 面板:綠點代表左鍵點擊以增加範圍、紅色叉號代表右鍵點擊以排除、Refine selection 控制項,以及醒目標示的 Save polygon 按鈕
一個面板,涵蓋整個互動流程:左鍵點擊增加,右鍵點擊排除,調整形狀,然後點擊 Save polygon(醒目標示)即可鎖定。

Manual 模式有兩種派上用場的方式,而認識它最快的方式,就是把它當作修復 Automatic 結果的工具。

手動修正 Automatic 的結果

一次 Automatic 偵測能完成大部分工作,但密集的場景總會留下一些粗糙的邊緣:一個輪廓侵入了鄰居、一座被模型切成兩半的中庭、少數幾棟從未被抓到的建築。就在檢視介面中,Refine in Manual mode 會把這些偵測結果直接在 Manual 模式中開啟,讓你逐點修正,不需要重新執行,也不會消耗新的額度。

Automatic 檢視面板中的 Refine in Manual mode 按鈕
Refine in Manual mode,從檢視介面:以手動方式修正自動結果,而不需要重新執行。

每一個偵測結果都會變成一個可編輯的物件。在其中按右鍵可重新開啟它,並削去被過度切分的部分;在其中按左鍵則可以把它補回來。點擊空地可以新增這次偵測遺漏的建築,Delete 可以刪除你不想要的物件,S 則會保留你滿意的結果(它會變成綠色)。當圖層調整妥當後,點擊 Back to review,把自動與手動繪製的多邊形一起匯出。

Refine in Manual mode 會將自動偵測結果重新開啟為可編輯物件:左鍵點擊擴大一個,右鍵點擊修剪它,S 保留它。然後 Back to review 一起匯出全部。

從零開始,逐個物件分割

你也可以完全跳過 Automatic,逐一分割元素,每一個都擁有自己乾淨的輪廓。由於模型在你自己的電腦上執行,因此不限次數也不消耗額度,這使它成為當你需要的是十個精確的目標物而非一千個、或想對每一條邊界擁有完全控制時的合適工具。影像規則與 Automatic 相同:任何可見的柵格都能使用,從 GeoTIFF、無人機正射影像,到 XYZ/WMS 底圖皆可。

選擇 Manual 並開始

在面板中,保持 Manual 分頁被選取,選擇你的影像圖層,然後點擊 Start Manual AI Segmentation。模型只需載入一次,之後每次點擊都是即時的。

點擊一個目標物

在目標物上任意位置點擊,本機模型就會一次描出它的輪廓。這裡是在一棟獨立建築上點擊一次。

一次左鍵點擊,AI 就描出了整棟建築的輪廓

用一兩次點擊修正它

左鍵點擊可以增加模型漏掉的區域;右鍵點擊可以排除它誤抓的部分。輪廓會在每次點擊後更新。綠點是正向點,紅色叉號是負向點。

正向點保留建築,負向點排除多算進去的廣場

儲存並繼續下一個

Save polygon(或按 S)會鎖定這個選取範圍:它會變成綠色並加入圖層,面板也已準備好處理下一個目標物。模型最適合一次處理一個元素。

已儲存的多邊形,現在顯示為綠色並成為圖層的一部分

匯出成圖層

當你完成所有目標物後,Export polygons to a layer 會寫出一個帶樣式的 GeoPackage,附帶乾淨的欄位結構(labelarea_m2),可直接用於 GIS。

四棟手動繪製的建築匯出為一個乾淨的 GeoPackage 圖層

在你自己的地圖上試試

最好的測試就是一個你真正在處理的區域:安裝 AI Segmentation,在那裡執行它,然後把產生的圖層和你手動數化的結果做比較。如果出現任何異常,面板中的 ? Help 按鈕可以直接聯絡我們。

Written byLilien Auger
·2 min read
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