Processing of hydroacoustic and LiDAR data for three-dimensional surface reconstruction

• Autorzy: Kulawiak M.

Warianty tytułu

PL

Przetwarzanie hydroakustycznych i lidarowych danych przestrzennych w celu konstrukcji trójwymiarowych modeli rzeczywistych obiektów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The technologies of sonar and laser scanning are commonly used for obtaining spatial information about underwater and over ground environments in the form of point clouds. Since this data model has known disadvantages, a more practical solution of visualising such data involves the creation of solid three-dimensional meshes composed of edges and facets. In this paper, several methods for 3D shape reconstruction of data obtained by multibeam and LiDAR measurements are presented, based on the application of various pre-processing algorithms. The results, obtained by combining the proposed data processing methods with several different surface reconstruction algorithms, are presented and the advantages of each method are highlighted.

PL

Technologie sondowania akustycznego oraz skaningu laserowego stanowią powszechnie wykorzystywane źródło danych przestrzennych dotyczących środowiska podwodnego oraz lądowego, dostępnych w postaci chmur punktów. Ten model danych ma znane wady z punktu widzenia wielu zastosowań, dlatego w przypadku ich wizualizacji bardziej praktycznym rozwiązaniem jest wykorzystanie trójwymiarowych modeli składających się z płaskich powierzchni, np. z trójkątów. W niniejszym artykule przedstawiono kilka metod rekonstrukcji kształtu trójwymiarowych danych przestrzennych pozyskanych za pomocą sonarów wielowiązkowych oraz skanerów LiDAR, opartych na zastosowaniu różnych algorytmów wstępnego przetwarzania. Wyniki badań, otrzymane poprzez połączenie proponowanych metod przetwarzania danych z kilkoma algorytmami odtwarzania kształtu, zostały przedstawione wraz z podkreśleniem zalet poszczególnych rozwiązań.

Słowa kluczowe

EN

hydroacoustic data; LiDAR; three-dimensional object; reconstruction

PL

dane hydroakustyczne; LiDAR; trójwymiarowy model obiektu

• Wydawca: Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 23
• Strony: 82--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Kulawiak M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics, Telecommunications and Informatics, Department of Geoinformatics

Bibliografia

• [1] M. Vaaja, A. Kukko, H. Kaartinen, M. Kurkela, E. Kasvi, C. Flener, H. Hyyppä, J. Hyyppä, J. Järvelä, P. Alho, Data processing and quality evaluation of a boat-based mobile laser scanning system. Sensors, 2013, pp. 12497-12515, DOI 10.3390/s130912497.
• [2] K. Kim, J. Shan, Building roof modeling from airborne laser scanning data based on level set approach. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 66(4), 2011, pp. 484-497.
• [3] K. Bikonis, M. Moszyński, Z. Łubniewski, A. Stepnowski, Three-dimensional imaging of submerged objects by side-scan sonar data processing. 1st International Conference on Underwater Acoustic Measurement: Technologies and Results, Heraklion, 2005.
• [4] K. Bikonis, J. Demkowicz, M. Moszyński, A. Stepnowski, Integrated multiscale 3d imaging geographic information system using acoustic data. Proceedings of 8th European Conference on Underwater Acoustics, Carvoeiro, Portugal 12-15 June, 2006. Vol. 2/ ed. eds: S.M. Jesus, O.C. Rodriguez Faro, Portugal: Univ. Algarve, 2006, pp. 585-590.
• [5] M. Kulawiak, Z. Łubniewski, K. Bikonis, A. Stepnowski, Geographical information system for analysis of critical infrastructures and their hazards due to terrorism, man-originated catastrophes and natural disasters for the city of Gdansk. Information fusion and geographic information systems/ ed. eds. V. Popovich, C. Claramunt, M. Schrenk, K. V. Korolenko. Berlin: Springer, 2009, pp. 251-262.
• [6] K. Drypczewski, M. Moszyński, J. Demkowicz, K. Bikonis, A. Stepnowski, Design of The Dual Constellation GPS/Galileo Mobile Device for Improving Navigation of the Visually Impaired in an Urban Area. Polish Maritime Research. Vol. 22, no 4 (88), 2015, pp. 15-20.
• [7] K. Bikonis, P. Czarnul, Z. Łubniewski, A. Partyka, A. Stepnowski, H. Krawczyk, A. Ruciński, System informacji przestrzennej do analizy, wizualizacji i zdalnego udostępniania danych o infrastrukturach krytycznych. Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne. Vol. 10, 2006, pp. 607-612.
• [8] D. Dalecki, J. Lebiedź, K. Mieloszyk, B. Wiszniewski, Interakcyjna wizualizacja terenu rzeczywistego wykorzystująca klaster obliczeniowy. Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne. Vol. 13, 2007, pp. 323-330.
• [9] R. Campos, R. Garcia, T. Nicosevici, Surface reconstruction methods for the recovery of 3D models from underwater interest areas. OCEANS, 2011 IEEE - Spain, 2011.
• [10] Seafloor Information System SIS Operator Manual, Release 3.6, Kongsberg Maritime AS, 2009
• [11] QINSy Knowledge Base, https://confluence.qps.nl/display/KBE/QINSy+Knowledge+Base (accessed on 21.06.2017)
• [12] A. Henn, G. Gröger, V. Stroh, L. Plümer, Model driven reconstruction of roofs from sparse LIDAR point clouds. ISPRS Journal of photogrammetry and remote sensing, 76, 2013, pp. 17-29.
• [13] M. Kazhdan, M. Bolitho, H. Hoppe, Poisson Surface Reconstruction. Eurographics Symposium on Geometry Processing, 2006, pp. 61-70.
• [14] F. Bernardini, J. Mittleman, H. Ftushmeier, C. Silva, G. Taubin, The Ball-Pivoting Algorithm for Surface Reconstruction. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 5, No. 4, 1999, pp. 349-359.
• [15] J. Demkowicz, K. Bikonis, Instalacja i wstępna analiza danych batymetrycznych pochodzących z echosondy wielowiązkowej [in Polish], Zeszyty Naukowe Wydziału ETI Politechniki Gdańskiej. Technologie Informacyjne, Vol. 7, Gdańsk, 2005.
• [16] M. Kulawiak, Z. Łubniewski, Reconstruction Methods for 3D Underwater Objects Using Point Cloud Data. Hydroacoustics vol. 18, 2015, pp. 95-102.
• [17] M. Kulawiak, Z. Łubniewski, Processing of LiDAR and Multibeam Sonar Point Cloud Data for 3D Surface and Object Shape Reconstruction. Baltic Geodetic Congress (BGC Geomatics), Gdańsk, 2016.