整合光达点云与空照影像重建三维建物模型-数位摄影测量试验室.PDF

27 航測及遙測學刊 第十卷 第一期 第27-46 頁 民國94 年3 月 Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Volume10, 1, March 2005, pp. 27-46 整合光達點雲與空照影像重建三維建物模型 賴彥中 1 陳良健 2 饒見有 3 摘要 本研究從資訊融合角度出發，結合光達資料及數位化彩色空照影像進行三維建物模型之重建。研 究重點分成兩個部分，第一部份是房屋區塊偵測，第二部份是房屋模型重建。房屋區塊偵測部分，依 原始光達資料之高度資訊，判別出地上物區域。利用空照影像之色彩分析，將地上物區域之樹木部分 去除。殘餘之區塊設定一面積門檻，將面積過小之區塊濾除。之後進行區塊形狀以及表面分析，去除 不合理之區塊，房屋區塊即建立完成。房屋模型重建部分，首先進行光達資料前處理，預估出概略屋 緣位置，同時萃取出位於屋頂平面之光達點。將預估之概略屋緣位置投影至空照影像上，設定工作區 域，在此區域內進行精確之直線偵測。所得之直線線段組合成房屋之候選屋頂面，搭配前處理中萃取 出之光達點進行屋頂面之判別與高度計算後，投影回物空間獲得三維之屋頂面，最終結合 SMS 方法建 立房屋模型。研究中使用新竹科學園區之光達資料及大比例尺數位空照影像進行測試，並使用一千分 之一數值地形圖以及人工量測航測立體對產生之房屋模型做為檢核。 關鍵詞︰光達點雲、空照影像、資料融合、房屋偵測，房屋重建，房屋模型 1. 前言 動之方式補足電腦辨識能力之不足，如(Gruen Dan, 1997) 。 三維都市模型已被廣泛運用在各種領域上，其 自 從 空 載 雷 射 掃 瞄 系 統 (Airborne Laser 中房屋模型更為必要的單元。傳統上以遙測的方法 Scanning System) 或 稱 光 達 系 統 (LIDAR, LIght 來重建三維房屋模型時，是採用立體製圖的方式， Detecting And Ranging)問世之後，對於地表之描述 透過空照立體像對，經由人工量測的方式從點到 更為詳盡，且在房屋資訊之萃取方面提供了一個新 線，再用線組成面建構房屋模型。雖然經由立體製 的方向。光達系統之發展可回溯到一九七零年代 圖可得到高品質之房屋模型，但此過程須耗費大量 (Ackermann, 1999) ，藉著發射雷射波以及精準的量 人力與時間，因此以電腦運算代替人工量測是目前 測回波所經過的時間進而得知感測器與目標物之 研究值得研究的方向。然而電腦對於影像辨識能力 距離。光達系統使用連續雷射波，經由相位差獲得 遠遠未及人工辨識程度，只應用影像資訊全自動的 目標物與感測器間的距離，此類系統籍由全球定位 產生三維房屋模型仍有許多困難。因此在利用影像 系統(GPS,Global Positioning System)以及慣性導航 重建房屋模型之應用中，有加入人工的判別以半自 系統(INS,Inertial Navigation System)之輔助