Integracja danych z Naziemnego Skaningu Laserowego i danych obrazowych pozyskanych kamerą wideo

• Autorzy: Deliś P.

Warianty tytułu

EN

Integration of Terrestrial Laser Scanning data with image data acquired by a video camera

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaproponowano metodę uzupełnienia danych z Naziemnego Skaningu Laserowego (NSL) w postaci chmury punktów o zbiór punktów wygenerowanych z obrazów wideo, w przypadku gdy z pewnych przyczyn dany obiekt nie został w pełni zeskanowany. Niniejszy artykuł zawiera pełny opis procesu opracowania modelu 3D obiektu na podstawie obrazów wideo wraz z wyprowadzeniem algorytmu umożliwiającego obliczenie n-tej klatki wideo wykorzystanej do opracowania Numerycznego Modelu Obiektu. Proponowaną metodę wyróżnia zastosowanie w komercyjnej kamerze video obiektywu o stałej ogniskowej. Analizę dokładności chmury punktów wygenerowanych z obrazów wideo wykonano w oparciu o dane referencyjne w postaci punktów z Naziemnego Skaningu Laserowego. W tym celu odjęto od siebie modele 3D wygenerowane na podstawie danych video i NSL. Przeprowadzone badania wykazały, że dla powierzchni płaskich błąd średni danych wideo względem danych NSL wynosi około 4 cm (dla badanych obiektów: 3,7 cm i 4,4 cm), natomiast dla obiektu o zróżnicowanym kształcie wynosi 5,7 cm.

EN

In a paper, a method of complement Terrestrial Laser Scanning (TLS) data with a set of points from video data is proposed. The method can be useful when an object has not been fully scanned. The paper contains a complete description of a process of creating 3D models of objects on the basis of video images. In the paper, a new algorithm of automatic video frames selection for the model 3D creating is proposed. As distinct from other techniques, the proposed method uses a video camera with the fixed focal length. In order to assess the accuracy of the developed 3D models of measured objects, points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning were used. The accuracy analysis relied on subtracting of the 3D surface models in a GRID form which had been extracted from TLS and video data. The accuracy analysis showed that the accuracy of 3D models generated from video images is about 4 cm for flat surfaces (for measured objects: 3.7 cm and 4.4 cm), and 5.7 cm for an object with complicated shape.

Słowa kluczowe

PL

fotogrametria; integracja danych; wideo; naziemny skaning laserowy; model 3D

EN

photogrammetry; data integration; video; terrestrial laser scanning; 3D model

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 61, nr 4
• Strony: 39--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Deliś P.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii Lądowej i Geodezji, Zakład Teledetekcji i Fotogrametrii, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2,

Bibliografia

• [1] J. Jachimski, Fotogrametryczna inwentaryzacja obiektów zabytkowych, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 7, Krakow, 1997.
• [2] M. Kędzierski, P. Walczykowski, A. Fryśkowska, Wybrane aspekty opracowania dokumentacji architektonicznej obiektów zabytkowych, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 18a, Międzyzdroje, 2008.
• [3] F. Remondino, S. El-Hakim, A. Gruen, L. Zhang, Turning images into 3-D models - Development and performance analysis of image matching for detailed surface reconstruction of heritage objects, IEEE Signal Processing Magazine, 25 (4), 2008, 55-65.
• [4] M. Kędzierski, P. Walczykowski, A. Fryśkowska, Aspekty pozyskiwania danych z naziemnego skaningu laserowego, Biul. WAT, 59, 2, 2010.
• [5] M. Kędzierski, A. Fryśkowska, M. Wilińska, Naziemny skaning laserowy obiektów inżynieryjno-drogowych, Biul. WAT, 59, 2, 2010.
• [6] J. M. Frahm, M. Pollefeys, B. Clipp, D. Gallup, R. Raguram, C. Wu, C. Zach, 3D Reconstruction of architectural scenes from uncalibrated video sequences, 3D Virtual Reconstruction and Visualization of Complex Architectures (3D-ARCH), 2008.
• [7] W. Hansen, U. Thonnessen, U. Stilla, Detailed relief modeling of building facades from wideo sequences, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 35 B3, 2004, 967-972.
• [8] Y. Tian, M. Gerke, G. Vosselman, Q. Zhu, Knowledge based building reconstruction from terrestrial video sequences, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 65 (4), 2010, 395-408.
• [9] D. Gonzalez-Aguilera, P. Rodriguez-Gonzalvez, J. Gomez-Lahoz, Camera and Laser Robust Integration in Engineering and Architecture Applications, Sensor Fusion and its Applications, Ciza Thomas, InTech, 2010, 115-151.
• [10] P. Ronnholm, E. Honkavaara, P. Litkey, H. Hyyppa, J. Hyypp, Integration of laser scanning and photogrammetry, IA PRS, 36, Part 3/W52, 2007.
• [11] B. Mitka, A. Rzonca, Integration of photogrammetric and 3d laser scanning data as a flexible and effective approach for heritage documentation, 3D Virtual Reconstruction and Visualization of Complex Architecture, Trento, 2009.
• [12] S. El-Hakim, J. A. Beraldin, M. Picard, G. Godin, Detailed 3D Reconstruction of Large-Scale Heritage Sites with Integrated Techniques, IEEE Computer Graphics and Applications, 2004.
• [13] I. Puente, H. Gonzalez-Jorge, P. Arias, J. Armesto, Land-based mobile laser scanning systems: A review, ISPRS Archives, 38-5/W12, 2011.
• [14] V. Balis, S. Karamitsos, I. Kotsis, Ch. Liapakis, N. Simpas, 3D-Laser Scanning: Integration of Point Cloud and CCD Camera Video Data for the Production of High Resolution and Precision RGB Textured Models: Archaeological Monuments Surveying Application in Ancient Ilida, FIG Working Week: The Olympic Spirit in Surveying, Ateny, 2004.
• [15] M. Nagai, T. Chen, A. Ahmed, R. Shibasaki, UAV Borne Mapping by Multi Sensor Integration, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, ISPRS Congress, Beijing, 37 (B1), 2008, 1215-1221.
• [16] S. Bauer, A. Luber, R. Reulke, Evaluation of Camera Calibration Approaches for Video Image Detection Systems, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, ISPRS Congress, Beijing, 37 (B1), 2008, 5-11.
• [17] M. Pollefeys, R. Koch, L. Van Gool, Self-Calibration and Metric Reconstruction in spite of Varying and Unknown Internal Camera Parameters, International Journal of Computer Vision, 32(1), 1999, 7-25.
• [18] J. R. Fulton, C. S. Fraser, Automated Reconstruction of Buildings Using a Hand Held Video Camera, Innovations in Remote Sensing and Photogrammetry, Part 3, 2009, 393-404.
• [19] E. M. Mikhail, J. S. Bethel, J. C. McGlone, Introduction to Modern Photogrammetry, John Wiley & Sons, 2001, 123.
• [20] T. Luhmann, S. Robson, S. Kyle, I. Harley, Close Range Photogrammetry: Principles, Techniques and Applications, Whittles Publishing, Irlandia, 2006.
• [21] Topcon, Podręcznik do oprogramowania Image Master, 2007.
• [22] W. Forstner, On the geometric precision of digital correlation, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 26 (3), 1982, 150-166.