定义霍夫转换前所代入之近似法向量课件.ppt

1、1指導教授：趙鍵哲老師指導教授：趙鍵哲老師學生：黃國彥學生：黃國彥2綱要綱要前言及文獻回顧前言及文獻回顧 原理原理實例實例結論與結論與後續目標後續目標參考文獻參考文獻3一一前言及文獻回顧前言及文獻回顧光達點雲資料的特性光達點雲資料的特性龐大且離散的點數龐大且離散的點數光達點雲資料的結構化光達點雲資料的結構化Pseudo-GridPseudo-Grid、三維網格、三維網格光達點雲資料的分面光達點雲資料的分面區域成長法區域成長法、八分樹法、八分樹法、PolyWork4光達點雲資料的特性光達點雲資料的特性(1)(1)圖1.1光達點雲圖5光達點雲資料結構化光達點雲資料結構化(1)(1)圖1.2Pseu

2、do-Grid示意圖Cho W et al.,20046光達點雲資料結構化光達點雲資料結構化(2)(2)圖1.3點雲資料三維網格切割示意圖 陳英鴻，20047光達點雲資料的分面光達點雲資料的分面(1)(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Lin and Jaw,2003 8光達點雲資料的分面光達點雲資料的分面(2)(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,200

3、19光達點雲資料的分面光達點雲資料的分面(3)(3)圖1.6PolyWork執行流程圖InnovMetric,200110二二理論理論光達點雲三維網格結構化光達點雲三維網格結構化以三維網格結構搜尋初始值以三維網格結構搜尋初始值以霍夫轉換取得共面點資訊以霍夫轉換取得共面點資訊112.12.1光達點雲三維網格結構化光達點雲三維網格結構化子網格提供的資訊子網格提供的資訊 位相關係位相關係 光達點的資訊光達點的資訊()()()()()()()()圖2.1.1子網格示意圖12光達點雲三維網格結構化流程圖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

4、圖2.1.2三維網格結構化流程圖132.22.2以三維網格結構搜尋起始值以三維網格結構搜尋起始值定義目標網格定義目標網格至少需含有一個或以上的光達點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定義搜尋網格及搜尋方法 多重網格搜尋多重網格搜尋 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網格中若有任意一點超過改正數門檻值則停止14多重網格搜尋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)15多重網格搜尋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)16多重網格搜尋流程圖多重

5、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No172.32.3以霍夫轉換取得共面點資訊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判斷霍夫轉換後重覆點所歸屬之平面18定義轉換前所代入之近似法向量定義轉換前所代入之近似法向量(1)式 2.3.10dzcybxaionappr

6、oximationapproximationapproximat222ionapproximationapproximationapproximatiionapproximatiionapproximatiionapproximaticbadzcybxad式 2.3.2 19Hough Transform0212121dzzzcyyybxxxanunknownnionapproximatnionapproximatnunknownunknownunknownccc,2,1,ionapproximataionapproximatb、定義轉換前所代入之近似法向量定義轉換前所代入之近似法向量(2)2

7、0TimesccTimesionapproximatunknown001.01001.01式 2.3.3Times：迭代次數，初始值為1判斷霍夫轉換後之法向量判斷霍夫轉換後之法向量(1)21判斷霍夫轉換後之法向量判斷霍夫轉換後之法向量(2)圖2.3.1迭代中之結果(1)22判斷霍夫轉換後之法向量判斷霍夫轉換後之法向量(3)圖2.3.2迭代中之結果(2)23判斷霍夫轉換後之法向量判斷霍夫轉換後之法向量(4)圖2.3.3迭代停止之結果24霍夫轉換分面流程圖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

8、換完成代入近似法向量進行霍夫轉換25判斷轉換後重覆點歸屬之平面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abc01078307.026829.019119.001074514.027129.041538.0zyxzyx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26判斷轉換後重覆點歸屬之平面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)13xyx 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

9、)，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。7yy3/1x27判斷轉換後重覆點歸屬之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：),(zyx),(zyx向向向標準面0-1-11 10 0-1-11 11 10 0判斷面0-1-11 10 01 11 1-1-10 0表 2.3.2比較結果yxz28判定重覆點流程圖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

10、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29三三實例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)008.0,008.0,008.0(mmm30三三實例實例圖 3.1測試區影像實驗區二實驗區二實驗區一實驗區一31實際資料實際資料 1(1)1(1)圖3.2資料1之三維網格結構示

11、意圖32實際資料實際資料 1(2)1(2)圖3.3資料1經三維網格分面後之成果33實際資料實際資料 1(3)1(3)圖3.4資料1經霍夫轉換分面後之成果34實際資料實際資料 1(4)1(4)圖3.5資料1重覆點重新分類之結果35三三實例實例圖 3.1測試區影像實驗區二實驗區二實驗區一實驗區一36實際資料實際資料 2(1)2(1)圖3.6資料2經霍夫轉換並分面之成果37實際資料實際資料 2(2)2(2)圖3.7(a)資料2重覆點重新分類之結果38實際資料實際資料 2(3)2(3)圖3.7(b)資料2重覆點重新分類之結果39四四結論與結論與後續目標後續目標資料回饋資料回饋建立交線邏輯及精度評估建立

12、交線邏輯及精度評估改寫程式為語言並界面化改寫程式為語言並界面化搜尋近似法向量之效率加強搜尋近似法向量之效率加強40參考文獻(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【】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【】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【】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【】Shin

13、g-Hung Lin,Jen-Jer Jaw,2004,“Structrualization of LIDARdata set”,The 25th ACRS A-3.341參考文獻(2)【】Zhirkov A,2004,“Binary Volumetric Octree Representation forImage-Based Rendering,Graphocon2001(CD-ROM)【】Kai-Pei Tang,Yi-Hsing Tseng,2004,“Matching Tie Points ofLidar Point Cloud Data Sets Using Normalized Cross-Correlation”,The 25th ACRS PS-5.8【】Cho W.,Jwa Y.-S.,Chang H.-J.,Lee S.-H.,2004,“Pseudo-GridBased Building Extraction Using Airborne LIDAR Data.”,ISPRS Comm.III,Geo-Imagery Bridging Continents XXth ISPRS Congress,Pp.1、2【】InnovMetrix,http:/