空載光達點雲與塊狀式迭代偵測技術應用於三維建物模型重建

摘要

隨著量測技術的蓬勃發展，空載光達已廣泛地使用於大範圍高精度的點位資料獲取，相關的三維城市模型重建技術也是其重要的一環；近年來虛擬實境技術的興起，如何進行三維城市模型的重建，也成為熱門的議題。由於空載光達點雲存在的誤差與遮蔽造成的資料不完整，資料的處理與重建是一個重要的挑戰。直接以點雲資料重建模型會因部分雜訊或缺失的表面點資訊而導致重建失敗；若以面或球狀特徵等預定義形狀結構先行與點雲匹配再進行重建則不夠具有彈性。本研究以塊狀結構為基礎來偵測點雲輪廓，並搭配構造實體幾何(Constructive Solid Geometry)技術將塊狀群集組合出複雜的建物模型。 本研究包含兩大部分：資料前處理與模型重建。由於點雲缺乏組織性與連結性，故在前處理部分，以k-d樹與主成分分析推得點雲的鄰近關係與法向量，以側面點的法向量計算出點雲的主方向，並以三維區域成長法進行屋頂面點雲分類；在模型重建部分，將已分類之點雲轉換至二維網格並迭代偵測出邊界與內部矩形，同時將偵測出的矩形以牆面點為基準擬合最適邊界；最後再將各矩形得到的立方體進行布林運算，得到最終模型。實驗結果可得，與相關重建方式相比，本研究提出之建模方法可用塊狀結構保持建物幾何的完整性，同時使點雲與模型的誤差降至最小，無論是視覺上或精度上接有良好的提升。

獎項日期	2017 8月 30
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Chao-Hung Lin (Supervisor)