定义霍夫转换前所代入之近似法向量课件

使用三維網格以結構化雷射掃點雲資料暨霍夫轉換以分面之研究指導教授：趙鍵哲老師學生：黃國彥1使用三維網格以結構化雷射掃點雲資料暨霍夫轉換以分面之研究指導綱要

．前言及文獻回顧

．原理

．實例

．結論與後續目標

﹒參考文獻22一﹒前言及文獻回顧．光達點雲資料的特性

龐大且離散的點數

．光達點雲資料的結構化

Pseudo-Grid、三維網格．光達點雲資料的分面

區域成長法、八分樹法、PolyWork33．光達點雲資料的特性(1)圖1.1光達點雲圖4．光達點雲資料的特性(1)圖1.1光達點雲圖4．光達點雲資料結構化(1)圖1.2

Pseudo-Grid示意圖[ChoWetal.,2004]5．光達點雲資料結構化(1)圖1.2Pseudo-Grid示．光達點雲資料結構化(2)圖1.3點雲資料三維網格切割示意圖

[陳英鴻，2004]6．光達點雲資料結構化(2)圖1.3點雲資料三維網格切割示意．光達點雲資料的分面(1)交會3D線段合併掃瞄點雲原始資料離散點剔除點屬性表向量、距離區塊成長人工指定相鄰關係檔區塊1區塊區塊2……平面1初步平面平面2……向量、距離向量、距離合併平面1最終平面平面2……圖1.4光達資料結構化流程圖

[LinandJaw,2003]7．光達點雲資料的分面(1)交會3D線段合併掃瞄點雲原始資料離．光達點雲資料的分面(2)圖1.5四分樹範例示意圖(a)資料點分布及樹狀結構示意圖

(b)以二元影像標示資料點分布圖[Zhirkov,2001]8．光達點雲資料的分面(2)圖1.5四分樹範例示意圖(a)資．光達點雲資料的分面(3)圖1.6

PolyWork執行流程圖[InnovMetric,2001]9．光達點雲資料的分面(3)圖1.6PolyWork執行流程二﹒理論

．光達點雲三維網格結構化．以三維網格結構搜尋初始值．以霍夫轉換取得共面點資訊10102.1

光達點雲三維網格結構化．子網格提供的資訊位相關係光達點的資訊(１﹐１﹐１)(１﹐２﹐１)(２﹐１﹐１)(２﹐２﹐１)(１﹐１﹐２)(１﹐２﹐２)(２﹐１﹐２)(２﹐２﹐２)圖2.1.1子網格示意圖112.1光達點雲三維網格結構化．子網格提供的資訊(１﹐１﹐１．光達點雲三維網格結構化流程圖定義切割次數讀取光達點雲資料開始切割YesNo是否達切割停止條件？停止切割圖2.1.2三維網格結構化流程圖12．光達點雲三維網格結構化流程圖定義切割次數讀取光達點雲資料開2.2以三維網格結構搜尋起始值．定義目標網格

至少需含有一個或以上的光達點．定義搜尋網格及搜尋方法

多重網格搜尋目標與搜尋網格至少需含有三個或以上的光達點網格中若有任意一點超過改正數門檻值則停止132.2以三維網格結構搜尋起始值．定義目標網格13．多重網格搜尋起始網格搜尋網格圖2.2.1多重網格搜尋示意圖(1)14．多重網格搜尋起始網格搜尋網格圖2.2.1多重網格搜尋示意．多重網格搜尋起始網格搜尋網格圖2.2.2多重網格搜尋示意圖(2)15．多重網格搜尋起始網格搜尋網格圖2.2.2多重網格搜尋示意．多重網格搜尋流程圖圖2.2.3多重網格搜尋流程圖定義起始網格讀取光達點雲與網格資料No是否所有光達點皆已處理？光達點至面的距離是否皆在門檻值內？面擬合定義搜尋網格範圍Yes下一次的起始網格變更為此次的搜尋網格判斷為共面點Yes霍夫轉換No16．多重網格搜尋流程圖圖2.2.3多重網格搜尋流程圖定義起始2.3以霍夫轉換取得共面點資訊．定義霍夫轉換前所代入之近似法向量

﹒判斷霍夫轉換後對應其法向量之點雲．判斷霍夫轉換後重覆點所歸屬之平面172.3以霍夫轉換取得共面點資訊．定義霍夫轉換前所代入之．定義轉換前所代入之近似法向量(1)……式2.3.1……式2.3.218．定義轉換前所代入之近似法向量(1)……式2.3.1……式HoughTransform、、．定義轉換前所代入之近似法向量(2)19HoughTransform、、．定義轉換前所代入之近似法……式2.3.3：迭代次數，初始值為1．判斷霍夫轉換後之法向量(1)20……式2.3.3：迭代次數，初始值為1．判斷霍夫轉換後之法．判斷霍夫轉換後之法向量(2)圖2.3.1迭代中之結果(1)21．判斷霍夫轉換後之法向量(2)圖2.3.1迭代中之結果(1．判斷霍夫轉換後之法向量(3)圖2.3.2迭代中之結果(2)22．判斷霍夫轉換後之法向量(3)圖2.3.2迭代中之結果(2．判斷霍夫轉換後之法向量(4)圖2.3.3迭代停止之結果23．判斷霍夫轉換後之法向量(4)圖2.3.3迭代停止之結果2．霍夫轉換分面流程圖圖2.3.4霍夫轉換流程圖過濾近似法向量讀取光達點雲與近似法向量是否所有近似法向量皆已處理？判斷法向量及共面點YesNo霍夫轉換完成代入近似法向量進行霍夫轉換24．霍夫轉換分面流程圖圖2.3.4霍夫轉換流程圖過濾近似法向．判斷轉換後重覆點歸屬之平面(1)圖2.3.5交線處點群的重覆判定平面一(紅色)平面二(藍色)0.41538-0.19119-0.27129-0.268290.0745140.078307表2.3.1模擬資料法向量設定資訊25．判斷轉換後重覆點歸屬之平面(1)圖2.3.5交線處點．判斷轉換後重覆點歸屬之平面(2)圖2.3.6二維平面的直線與判斷點(2,2)

將判斷點之座標代入線方程式中，得，換言之，若判斷點屬於該直線，則其座標為(2,7)，故知判斷點位於直線的下方。同理若將判斷點座標代入線方程式中，可得，即判斷點位於直線的右方。26．判斷轉換後重覆點歸屬之平面(2)圖2.3.6二維平面．判斷轉換後重覆點歸屬之平面(3)圖2.3.5交線處點群的重覆判定以三個軸向平面為例，定義藍色平面為標準面、紅色平面為判斷面，並將資料座標與解算聯立所得的座標比較結果列於表2.3.2，-1表原始座標之值較小；反之則為1：向

向

向標準面0-1-110-1110判斷面0-1-11011-10表2.3.2比較結果27．判斷轉換後重覆點歸屬之平面(3)圖2.3.5交線處點．判定重覆點流程圖圖2.3.7判定重覆點流程圖判斷各面光達點重覆情況讀取光達點雲與法向量是否所有點與面皆處理？計算重覆點、標準面、判斷面三者與交線的走向YesNo重覆點分類完成定義標準面及判斷面走向相同者視為同一平面28．判定重覆點流程圖圖2.3.7判定重覆點流程圖判斷各面光達三﹒實例

．實驗資料為成功大學圖書館側面的近景影像及地面光達資料，所使用之地面雷射掃描儀為加拿大

Optech公司所生產之ILRIS-3D(劉燈烈，2004)光達資料1點數4742光達資料2點數8440光達點先驗中誤差表3.1雷射掃瞄儀資料與光達資料一點數29光達資料1點數4742光達資料2點數8440光達點先驗中誤差三﹒實例圖3.1測試區影像實驗區二實驗區一30圖3.1測試區影像實驗區二實驗區一30．實際資料1(1)圖3.2資料1之三維網格結構示意圖31．實際資料1(1)圖3.2資料1之三維網格結構示意圖31．實際資料1(2)圖3.3資料1經三維網格分面後之成果32．實際資料1(2)圖3.3資料1經三維網格分面後之成果3．實際資料1(3)圖3.4資料1經霍夫轉換分面後之成果33．實際資料1(3)圖3.4資料1經霍夫轉換分面後之成果3．實際資料1(4)圖3.5資料1重覆點重新分類之結果34．實際資料1(4)圖3.5資料1重覆點重新分類之結果34三﹒實例圖3.1測試區影像實驗區二實驗區一35圖3.1測試區影像實驗區二實驗區一35．實際資料2(1)圖3.6資料2經霍夫轉換並分面之成果36．實際資料2(1)圖3.6資料2經霍夫轉換並分面之成果3．實際資料2(2)圖3.7(a)資料2重覆點重新分類之結果37．實際資料2(2)圖3.7(a)資料2重覆點重新分類之結．實際資料2(3)圖3.7(b)資料2重覆點重新分類之結果38．實際資料2(3)圖3.7(b)資料2重覆點重新分類之結四﹒結論與後續目標．資料回饋．建立交線邏輯及精度評估．改寫程式為ｃ語言並界面化．搜尋近似法向量之效率加強39．資料回饋39參考文獻(1)【１】陳英鴻，2004，光達點雲資料連結點匹配之研究，國立成功大學測量與空間資訊學系研究所碩士論文，Pp.23【２】劉燈烈，2004，地面光達點雲資料的平差結合與影像敷貼，國立成功大學測量及空間資訊研究所碩士論文【３】賴志恆，2003，雷射掃瞄點雲資料八分樹結構化之研究，國立成功大學測量與空間資訊學系研究所碩士論文，Pp.1、2-3【４】陳衍豪，2001，立體航測影像直線與圓弧輪廓建物半自動之三維模型重建，國立成功大學測量及空間資訊研究所碩士論文，Pp.24-25【５】Shing-HungLin,Jen-JerJaw,2004,“StructrualizationofLIDAR

dataset”,The25thACRSA-3.340參考文獻(1)40參考文獻(2)【６】ZhirkovA,2004,“BinaryVolumetricOctreeRepresentationfor

Image-BasedRendering",Graphocon2001(CD-ROM)【７】Kai-PeiTang,Yi-HsingTseng,2004,“MatchingTiePointsof

LidarPointCloudDataSetsUsingNormalizedCross-Correlation”,The25thAC