一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法、系统及存储介质

本发明属于资源与环境分析，具体涉及一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、现有技术中，遥感地物分类精度评价主要依赖像元统计指标，如总体精度（oa）、f1分数等，这些指标通过比较分类结果与参考样本的一致性，衡量像素是否被正确归类。然而，这些方法本质上仅关注类别属性的匹配，忽视了地物作为地理对象的形状和边界信息。例如，在水体提取任务中，即使像元分类正确率较高，边界模糊或偏移的问题仍可能被忽略，导致实际应用中的定位误差无法被量化评估。

2、传统指标的局限性在于，它们无法反映分类边界的几何一致性。以水体提取为例，水体内部的像素可能被准确识别，但水陆交界处的混合像元和光谱异质性会显著影响边界精度。由于缺乏针对空间位置的量化指标，不同算法在边界定位上的差异难以被区分，导致模型优化缺乏明确方向。此外，现有方法对参考边界的依赖较高，若参考数据存在偏差，评估结果的可靠性也会受到影响。

3、本发明通过边界平均偏移指数（bmsi）从空间位置维度量化分类边界精度，其难点在于如何精确计算边界偏移量并确保指标的普适性。例如，等间距采样需要兼顾影像分辨率与边界复杂度，最短距离计算需处理线段垂足与端点的几何关系，而bmsi公式的设计需兼顾统计学意义与实际应用的直观性。此外，如何在不同地物类型（如水体、植被、建设用地）中保持指标的稳定性，以及如何处理阴影、混合像元等复杂场景，均需通过大量实验验证技术可行性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，用于解决如何通过量化边界空间偏移来解决传统分类精度评价方法忽视空间位置信息、无法区分算法边界定位性能的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明的目的之一在于提供一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，通过边界平均偏移指数（bmsi）从空间位置维度量化分类边界精度，解决了传统分类精度评价方法忽视空间位置信息、无法区分算法边界定位性能的问题。

4、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

5、一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，包括如下步骤：

6、一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

7、s1、获取目标区域的二元分类结果，得到提取分类边界矢量数据；

8、s2、获取同一目标区域的参考分类边界矢量数据；

9、s3、在提取边界上进行等间距采样，获取采样点集；

10、s4、计算各采样点到参考边界的最短距离；

11、s5、计算边界平均偏移指数bmsi；

12、s6、根据bmsi值的大小及其空间分布，判定提取误差类型。

13、进一步优化设计，所述二元分类结果将地表划分为目标地物和非目标地物两类。

14、进一步优化设计，所述参考分类边界矢量数据通过高分辨率遥感影像人工目视解译获取，所述高分辨率遥感影像包括google earth平台影像、worldview影像、quickbird影像或吉林一号影像，且影像成像时间与分类结果影像相差不超过30天，云量覆盖率低于5%。

15、进一步优化设计，所述等间距采样根据遥感影像的空间分辨率设定，采样间距为影像空间分辨率的1倍至2倍，采样点沿边界线总长度按固定间隔布设，且起点和终点均包含在采样点集中。

16、进一步优化设计，所计算各采样点到参考边界的最短距离时，遍历参考边界上的所有线段：

17、若垂足落在线段范围内，则距离为垂线长度；

18、若垂足落在线段端点外，则距离为采样点到线段两端点的最短距离，取所有线段距离中的最小值作为该采样点的最短距离。

19、进一步优化设计，所述边界平均偏移指数bmsi的计算公式为：

20、

21、其中n为采样点数，pi为第i个采样点，sr为参考边界，d(pi, sr)为点pi到边界sr的最短欧式距离，bmsi单位为米。

22、进一步优化设计，根据bmsi值的大小及其空间分布，判定提取误差类型：当bmsi值较高时，判断算法受地形阴影或混合像元干扰严重，调整分类策略以优化边界定位精度。

23、进一步优化设计，所述方法不限于水体提取，可应用于遥感影像中各类地物的二元分类精度评价，仅需输入参考边界和提取边界即可实现对边界定位精度的量化评估。

24、本发明的目的之二在于提供一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价系统，用于在计算机上运行上述基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法。

25、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

26、一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价系统，包括数据获取模块、采样模块、距离计算模块和bmsi计算模块，

27、所述数据获取模块被配置为：用于获取目标区域的二元分类结果并得到提取分类边界矢量数据，以及获取同一目标区域的参考分类边界矢量数据；

28、所述采样模块被配置为：用于在提取边界上进行等间距采样；

29、所述距离计算模块被配置为：用于计算各采样点到参考边界的最短距离；

30、所述bmsi计算模块被配置为：用于根据采样点距离计算边界平均偏移指数bmsi，并输出评价结果。

31、本发明的目的之三在于提供一种计算机可读存储介质，用于实现上述基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法。

32、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

33、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时用于实现如本发明的目的之一所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法及优化设计。

34、本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

35、1.本发明提升了分类边界定位精度的量化能力，通过bmsi指标，将边界偏移量转化为以米为单位的直观数值，克服传统像元级指标无法反映空间位置偏差的不足，例如awei1的bmsi均值为0.606米，显著优于awei0的1.256米，有效区分不同算法的边界定位性能。

36、2.本发明能提供定位偏差诊断方向，通过bmsi值的大小及空间分布，可判断算法是否受地形阴影、混合像元干扰，例如bmsi值较高时表明存在整体偏移，为针对性优化提供依据。

37、3.本发明与影像分辨率解耦，bmsi以米为单位输出，不受影像分辨率影响，便于不同尺度、不同分辨率影像间的方法比较，避免传统指标因分辨率差异导致的评价偏差。

38、4.本发明提高了分类结果的可信度，通过高精度参考边界（如人工目视解译的矢量数据）与提取边界对比，结合等间距采样和最短距离计算，减少人为误差，提升评估结果的客观性和可靠性。

1.一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于：所述二元分类结果将地表划分为目标地物和非目标地物两类。

3.如权利要求2所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于：所述参考分类边界矢量数据通过高分辨率遥感影像人工目视解译获取，所述高分辨率遥感影像包括google earth平台影像、worldview影像、quickbird影像或吉林一号影像，且影像成像时间与分类结果影像相差不超过30天，云量覆盖率低于5%。

4.如权利要求3所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于：所述等间距采样根据遥感影像的空间分辨率设定，采样间距为影像空间分辨率的1倍至2倍，采样点沿边界线总长度按固定间隔布设，且起点和终点均包含在采样点集中。

5.如权利要求4所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于，所述计算各采样点到参考边界的最短距离时，遍历参考边界上的所有线段：

6.如权利要求5所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于，所述边界平均偏移指数bmsi的计算公式为：

7.如权利要求6所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于，根据bmsi值的大小及其空间分布，判定提取误差类型：当bmsi值较高时，判断算法受地形阴影或混合像元干扰严重，调整分类策略以优化边界定位精度。

8.如权利要求7所述的基于边界空间偏移的二元分类精度评价方法，其特征在于：所述方法不限于水体提取，可应用于遥感影像中各类地物的二元分类精度评价，仅需输入参考边界和提取边界即可实现对边界定位精度的量化评估。

9.一种基于边界空间偏移的二元分类精度评价系统，其特征在于，包括数据获取模块、采样模块、距离计算模块和bmsi计算模块，

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。