Modelowanie linii krawędziowych powierzchni na podstawie danych skaningu laserowego

• Autorzy: Borkowski A.

Warianty tytułu

EN

Surface breaklines modeling on the basis of laser scanning data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W wielu zastosowaniach istotnym elementem jest informacja o położeniu linii krawędziowych powierzchni. Skanowanie laserowe, zarówno z pokładu samolotu jak i naziemne, jest źródłem szczegółowej informacji o skanowanej powierzchni. Źródłowa informacja ma postać zbioru punktów {x, y, z} o nieregularnym rozkładzie w płaszczyźnie xy i dużym zagęszczeniu, od kilku punktów, w przypadku lotniczego skaningu laserowego do tysiąca punktów na metr kwadratowy w przypadku skanowania naziemnego. Duże zagęszczenie informacji punktowej pozwala na modelowanie (w postaci wektorowej) linii krawędziowych powierzchni. W pracy przedstawiono algorytm modelowania linii krawędziowej, jako linii przecięcia dwóch powierzchni. Zakładając aproksymacje danych skaningu laserowego po prawej i lewej stronie modelowanej linii krawędziowej funkcja postaci z1 = f1(x,y) i z2 = f2(x,y) odpowiednio, zadanie wyznaczenia w postaci wektorowej krzywej przecięcia [x(s), y(s), z(s)]T, gdzie s jest bieżącym parametrem długości krzywej, powierzchni z1 i z2 sprowadza sie do wyznaczenie rzutu tej krzywej na płaszczyznę xy. Wysokość z zostanie wyznaczona po wstawieniu współrzędnych {x,y} zrzutowanej krawędzi do któregoś z równań powierzchni. W prezentowanym algorytmie przebieg linii krawędziowej w płaszczyźnie xy wyznacza sie z wykorzystaniem metody aktywnych konturów (snakes), przy czym energia zewnętrzna w modelu snakes zdefiniowana jest jako proporcjonalna do odległości pomiędzy obydwoma powierzchniami w aktualnym położeniu aktywnego konturu. Jako funkcje aproksymująca, fi(x,y), i=1,2, wykorzystano w pracy funkcje sklejana o minimalnej krzywiznie (thin plate spline). Prezentowany algorytm zastosowano do danych rzeczywistych. Dokładność modelowania linii krawędziowych oszacowano na podstawie bezpośrednich pomiarów terenowych.

EN

The location of edge lines is a key issue for numerous applications. Laser scanning, airborne as well as terrestrial deliver information about scanned surfaces. Source information has the character of a set of points {x, y, z} with irregular xy plane distribution. In case of using airborne laser scanners, the density of points per square meter ranges from a few points to thousand points, when using terrestrial laser scanners. The great density of discrete information allow to model (as a vector) the edge lines of the surfaces. In the present study, the algorithm for modeling edge lines as an intersection of two surfaces was presented. These surfaces were approximated from laser scanning data using the z1=f1(x,y) and z2=f2(x,y) functions (adequate on left and right side of edge line). The task of determination a vector [x(s), y(s), z(s)]T (intersection curve), where s parameter of curve length were solved as projection of the curve onto plane xy. Height z was calculated after substitution of {x,y} coordinates in equation of any surface. In the algorithm presented, the plane xy location of edge line was determined using active contour (snakes) method. The external energy of snakes model was defined proportional to the distance between both surfaces of actual place of active contour. In the present paper, thin plate spline functions were chosen as a function fi(x,y), i=1,2 of approximation. The algorithm presented was tested with real data. The accuracy of edge line modeling was estimated based on direct field measurements.

Słowa kluczowe

PL

skaning laserowy; linia krawędziowa; aktywne kontury; funkcja sklejana o minimalnej krzywiźnie

EN

laser scanning; breakline; snakes; thin plate spline

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 17a
• Strony: 73--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Borkowski A.

• Instytut Geodezji i Geoinformatyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu

Bibliografia

• 1.Borkowski A., 2004. Modellierung von Oberflächen mit Diskontinuitäten. Deutsche Geodätische Kommission, Reihe C, Heft Nr 575.
• 2.Borkowski A., Keller W., 2005. Global and local method for tracking the intersection curve between two surfaces. Journal of Geodesy vol. 79 pp. 1-10
• 3.Borkowski A., Ziemba E., 2006. Surface breaklines interpolation on the basis of terrestrial laser scanning data. Reports on Geodesy, No 2(77), pp. 95-102.
• 4.Breise C., 2004a. Three-dimensional modelling of breaklines from airborne laser scanner data. ISPRS Congress, 12-23 July, Istambul, Turkey, Commision3. http://www.isprs. org/commission3/wg3
• 5.Briese C., 2004b. Breakline modeling from airborne laser scanner data. Dissertation TU Wien.
• 6.Brügelmann R., 2000. Automatic breaklines detection from airborne laser scanner data. Int. Arch. Photogrammetry and Remote Sensing XXXIII(B3), pp. 109-116.
• 7.Duchon J., 1976. Interpolation des fonctions de deux varianles suivant le principle de la flexiondes plaques minces. R.A.I.R.O. Analyse Numerique 10, pp 47-52.
• 8.Kass M., Witkin, A. Terzopoulos D., 1987. Snakes: Active contour models. Proceedings of the First International Conference of Computer Vision, IEEE Comput. Soc. Press, 259-268.
• 9.Sui L., 2002. Ableitung topgraphischer Strukturlinien aus Laserscannerdaten mit Methoden der Bildverarbeitung. Zeitschrift für Photogrammetrie, Fernerkundung, Geo-information, s. 423-434.
• 10.Sui L., 2003. Auswertung von Laserscannerdaten und automatische Ableitung von Strukturlinien mit digitalen Bildverarbeitungsmethoden. ZfV - Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement, S. 318–325.