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將雷射點雲資料三維網格將雷射點雲資料三維網格化以分面之研究化以分面之研究

指導教授：趙鍵哲　老師

　　學生：黃國彥

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綱要　 　 ．前言　　

　　．原理　

　　．實例　

　　．結果討論　

　　﹒後續目標

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一﹒前言　　．光達點雲資料的特性　　　　　　

　　　　　　　　　充份表達地貌、龐大的點數、散佈的光達點 　　　　　　　　　　

　　．三維網格的特性　　　　　　　　　　　　　　　明確的位相關係、分區明顯

　　．光達點雲資料結合三維網格的特性　　　　　　　　　　　　　　以三維網格管理雜亂且密集的點雲

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二﹒理論　 　 ．光達點雲三維網格結構化　　　　　 　　　　切割的依據、停止切割的條件

　　．以三維網格結構分面　　　　　 　　　　定義目標網格、搜尋網格、搜尋方法

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．光達點雲三維網格結構化

　　．切割的依據　　　　　　　決定切割次數、子網格範圍

　　．停止切割的條件　　　　　　以子網格所包含光達點之數目決定

　　．子網格提供的資訊　　　　　　子網格間的位相關係、光達點的資訊

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．子網格提供的資訊

(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 4 　子網格示意圖

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．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

Yes

No

是否達切割停止條件？

停止切割

圖 5 　三維網格結構化流程圖

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．以三維網格結構分面

　　．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　　　　　　– 單一網格搜尋

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．多重網格搜尋

起始網格 搜尋網格

圖 6 　多重網格搜尋示意圖 (1)

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．多重網格搜尋

起始網格 搜尋網格

圖 7 　多重網格搜尋示意圖 (2)

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．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

定義搜尋網格範圍

No

Yes光達點至面的距離是

否皆在門檻值內？

單一網格搜尋

圖 8 　多重網格搜尋流程圖

面擬合下一次的起始網格範圍變更為此次的搜尋網格

判斷為共面點

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．單一網格搜尋

起始網格 搜尋網格

圖 9 　單一網格搜尋示意圖 (1)

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．單一網格搜尋

起始網格 搜尋網格

圖 10 　單一網格搜尋示意圖 (2)

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．單一網格搜尋

起始網格 搜尋網格

圖 11 　單一網格 2D 搜尋示意圖(1)

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．單一網格搜尋

起始網格 搜尋網格

圖 12 　單一網格 2D 搜尋示意圖(2)

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．單一網格搜尋流程圖

Yes

圖 13 　單一網格搜尋流程圖

定義搜尋網格範圍

繼承多重網格搜尋時最終的起始網格

面擬合

分面完成

No

是否存有仍可分面之點？Yes定義起始網格

No

光達點至面的距離是否皆在門檻值內？判斷為共面點

Yes

是否仍有搜尋網格需處理？

No

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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) 　　　　

光達資料點數 3306定位精度

網格密度

光達點先驗中誤差

mmmm 12~8

cmcm 33

)008.0,008.0,008.0( mmm

表 1 雷射掃瞄儀資料與光達資料點數

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．點雲與網格資料

表 3 光達點雲與網格座標資料

　 X Y Z

子網格間距 (m) 0.063 0.064 0.048

光達座標最大值(m) 0.843 38.594 -0.646

光達座標最小值(m) -1.188 36.532 -2.189

網格切割數 5

有點之子網格數 1762

子網格最大點數 5

表 2 三維網格資料

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．原始資料

圖 14 　光達點雲圖

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．三維網格切割

圖 15 　光達點雲三維結構化後成果

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．開始分面 (1)

圖 16 　第一次分面後成果

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．開始分面 (2)

圖 17 　第二次分面後成果

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．開始分面 (3)

圖 18 　第三次分面後成果

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．開始分面 (4)

圖 19 　第四次分面後成果

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．開始分面 (5)

圖 20 　第五次分面後成果

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．分面成果

表 3 　面法向量及其精度

法向量 平面一 平面二 平面三 平面四 平面五

　 -0.01384 0.03063 0.04062 -0.01919 -0.00104

　 -0.02818 -0.02804 -0.02707 -0.02707 -0.03225

　 -0.02218 -0.02068 0.00723 0.00795 -0.11113

法向量精度 平面一 平面二 平面三 平面四 平面五

　 3.343 2.595 4.444 6.226 9.459

　 4.297 2.846 3.225 1.046 8.153

　 2.524 1.437 3.037 1.072 2.873610 810

1010

1110

a

b

c

a

b

c

810

1010

710

910

610

910

1210

910 910

1010

1210

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四﹒結果討論 (1)

圖 21 　有問題的兩個平面 (1)

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四﹒結果討論 (2)

圖 21 　有問題的兩個平面 (2)

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四﹒結果討論 (3)

圖 22 　有問題的兩個平面 (3)

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五﹒後續目標　　．解決效率問題

　　．使搜尋網格確立邏輯更加完善

　　．是否可在分面前以其他方法找出存有　　　兩個面以上的網格

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參考文獻【１】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 【２】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 【３】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 ，