23.12.2014 Views

3D Building and Road Reconstruction - GeoComputing Laboratory

3D Building and Road Reconstruction - GeoComputing Laboratory

3D Building and Road Reconstruction - GeoComputing Laboratory

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>3D</strong> <strong>Building</strong> <strong>and</strong> <strong>Road</strong><br />

<strong>Reconstruction</strong> (I)<br />

Fuan Tsai<br />

Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research &<br />

Department of Civil Engineering<br />

National Central University<br />

<strong>GeoComputing</strong><br />

<strong>Laboratory</strong><br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心


2<br />

Strategy of Modeling<br />

<br />

<br />

<strong>Building</strong>s<br />

By strategies<br />

Data-driven v.s. model-driven<br />

By extracted features<br />

Points, lines, polygons<br />

By degree of automation<br />

<strong>Road</strong>s<br />

Manual; semi-automatic; fully-automatic<br />

strategies<br />

LOD0<br />

Data-driven; fully-automatic<br />

LOD1 <strong>and</strong> higher<br />

Data- <strong>and</strong> model-driven; semi-automatic<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


3<br />

Data-driven <strong>Building</strong> <strong>Reconstruction</strong><br />

Model<br />

deduction<br />

Modeling<br />

Images Edge detection Line tracing<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


4<br />

Model-driven <strong>Building</strong> <strong>Reconstruction</strong><br />

Model<br />

Database<br />

Image<br />

Model-Image matching<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


5<br />

Point Features<br />

(Gruen <strong>and</strong> Wang, 1998)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


6<br />

Line Features<br />

Initial Bld Models & <strong>3D</strong> line segments<br />

Split<br />

Split<br />

2D Space<br />

Merge<br />

<strong>3D</strong> Space<br />

Shaping<br />

(Rau <strong>and</strong> Chen, 2002)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


7<br />

Polygon/Polyhedron Features<br />

(Lang <strong>and</strong> Förstner, 1996 ) (Gulch et al, 1998)<br />

(Tseng <strong>and</strong> Wang, 2002 )<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


8<br />

Manual<br />

Human image<br />

interpretation<br />

Degree of Automation<br />

Computerized processing<br />

User-friendly GUI<br />

Interactive processing<br />

QC & QA<br />

Semi-automatic<br />

Semi-automatic image<br />

interpretation<br />

Computerized processing<br />

Fully-automatic<br />

Computerized image<br />

interpretation <strong>and</strong><br />

processing<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


9<br />

Data <strong>and</strong> Techniques<br />

By data sources<br />

Topo. maps, images,<br />

LiDAR<br />

Data fusion<br />

Topo. maps<br />

<strong>Building</strong>s<br />

<strong>Road</strong>s<br />

LiDAR<br />

TLS<br />

Airborne<br />

Images<br />

Close-range<br />

Airborne<br />

Satellite<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


10<br />

Block-based models<br />

Single data source<br />

Airborne images<br />

Topo. maps<br />

Airborne LiDAR<br />

Data fusion<br />

Topo. map+images<br />

Topo map+LiDAR<br />

LiDAR+images<br />

<strong>Building</strong> Modeling<br />

Unconventional methods<br />

Single-view reconstru<br />

ction<br />

Highly detailed<br />

models<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


11<br />

Stereo Aerial Photos<br />

3-D View<br />

Partially visible<br />

Fully visible<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


<strong>Building</strong> Modeling using Aerial Photographs<br />

12<br />

Input data: <strong>3D</strong> structure lines<br />

SPLIT-MERGE-SHAPE (SMS)<br />

SPLIT-MERGE<br />

2D topology reconstruction<br />

For closed objects<br />

<strong>Building</strong>s, lake, farml<strong>and</strong>, etc<br />

SHAPE<br />

Roof Shaping<br />

Level-of-Detail <strong>Building</strong> Modeling<br />

Polyhedral or Prismatic<br />

Polyhedral<br />

Prismatic<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


SMS-<strong>Building</strong> Modeling Procedure<br />

Initial Bld Models & <strong>3D</strong> line segments<br />

Split<br />

Split<br />

2D Space<br />

Merge<br />

<strong>3D</strong> Space<br />

Shaping


14<br />

NCU<br />

Examples<br />

Images <strong>and</strong> lines<br />

Bld. Models<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


15<br />

DBM Examples<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


16<br />

<strong>Building</strong> Modeling using Aerial Images<br />

Hsin-Chu Science Park<br />

By-product of large scale vector maps<br />

<strong>3D</strong> structure lines (include ridge lines)<br />

Real height<br />

Data Provider:CECI<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


17<br />

Bld. Modeling from Topo. Map<br />

<strong>Building</strong> outlines <strong>and</strong> no. of floors (notations)<br />

Polygon Tracing<br />

Export Boundaries<br />

Height Assignment<br />

2<br />

1<br />

<strong>Building</strong> Polylines<br />

<strong>Building</strong> Polygons<br />

4<br />

3<br />

1<br />

2<br />

1<br />

1<br />

Point-in-polygon Examination<br />

1<br />

Topomaps(CAD)<br />

4<br />

3<br />

1<br />

<strong>Building</strong> Polygons with<br />

Stories<br />

<strong>3D</strong> <strong>Building</strong> Models<br />

Export Stories<br />

1<br />

1<br />

Stories<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


18<br />

Example (Taipei City)<br />

LOD0 Bld. Models<br />

2D Outlines<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


<strong>Building</strong> Modeling Using LIDAR<br />

1.Elev. Segmention 2.Regularization<br />

...<br />

...<br />

Digital Surface Model<br />

3.<strong>Reconstruction</strong><br />

1 2<br />

3


20<br />

Airborne LiDAR Data<br />

Point Clouds<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


Ground Based LIDAR<br />

21<br />

© OPTECH<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


LIDAR22<br />

Fusion of Airborne <strong>and</strong><br />

Ground-based LIDAR<br />

© Optech<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


<strong>Building</strong> Modeling using LIDAR<br />

23<br />

Lidar DSM<br />

<strong>Building</strong> Boundaries<br />

Top-View DBM<br />

Aerial photo (Only for comparison)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


24<br />

Examples<br />

LiDAR Contours<br />

Bld. Models<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


25<br />

Fusion of Aerial Photo <strong>and</strong> Topo Map<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


26<br />

Example<br />

Left Right Left Right<br />

<strong>3D</strong> Lines DBM <strong>3D</strong> Lines DBM<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


27<br />

Roof Structures<br />

Structure lines<br />

Left Right Roof structure<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


28<br />

<strong>Building</strong> Boundaries<br />

<strong>Building</strong> boundaries <strong>and</strong> Structural lines<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


<strong>Building</strong> Modeling using Aerial images<br />

<strong>and</strong> Topographic map<br />

29<br />

with structural lines<br />

Block Model<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


30<br />

Fusion of Topo Map <strong>and</strong> LIDAR<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


31<br />

Example<br />

LIDAR <strong>and</strong> Boundary Lines<br />

DBM<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


32<br />

Example<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


33<br />

Generated DBM<br />

Generated DBM <strong>and</strong> LIDAR points<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


34<br />

Fusion of LIDAR <strong>and</strong> Aerial Photo<br />

+ +<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


35<br />

Image NDVI Textures lidar<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


36<br />

<strong>Building</strong> detection<br />

Segments <strong>Building</strong> regions <strong>Building</strong> regions <strong>and</strong><br />

topographic maps<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


37<br />

Example<br />

Generated <strong>3D</strong> DBM<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


38<br />

Single-View <strong>Reconstruction</strong><br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


39<br />

Vanishing Point Metrology<br />

What is a vanishing point<br />

The point (in a perspective image) at<br />

which parallel lines receding from an<br />

observer seem to converge.<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


Linear perspective (1-3 vanishing points):<br />

40<br />

Curvilinear perspective (4 or 5 vanishing points):<br />

(Pietro Perugino)<br />

Jan van Eyck, Arnolfini's Wedding<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


41<br />

(Horry et al., 1997)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


42<br />

(Leibowitz et al., 1999)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


43<br />

SVR Procedure<br />

Raw image<br />

Line extraction<br />

Feature points<br />

selection<br />

Vanishing points<br />

calculation<br />

Feature points<br />

calculation<br />

Height equalization<br />

Generate<br />

building model<br />

Vanishing points<br />

refinement<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


44<br />

Automatic Vanishing Point Detection<br />

Vx (-1492.4, -429.9)<br />

Vy (1104.8, -480.0)<br />

Total – 300 points<br />

Vx – 16<br />

Vy – 50<br />

Vz – 20<br />

Vz (248.7, 1699.5)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


45<br />

Automatic Vanishing Point Detection<br />

K-means Manual LS Proposed<br />

i j i j i j i j<br />

VPx -1563.7 -456.9 -1711.7 -504.7 -1478.4 -415.9 -1492.4 -429.9<br />

VPy 1117.1 -490.5 1078.6 -459.3 1106.83 -478.0 1104.8 -480.0<br />

VPz 259.4 1723.4 256.1 1663.5 246.7 1675.5 248.7 1699.5<br />

RMSE 0. 598 % 0.673 % 0.605% 0.458 %<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


46<br />

(X, Y) Coordinates<br />

Get projected images for two main plans, <strong>and</strong> use reference<br />

height to measure the scale.<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


47<br />

Elevation (Z) Coordinate<br />

Single-View perspective metrology:<br />

P = L ∞<br />

∩Br B<br />

R =VB∩T r P<br />

D=<br />

d V , R ∗d T , B <br />

d V , T ∗d R , B ∗D r<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


48<br />

Height Equalization<br />

To minimize the errors in order to obtain more accurate models.<br />

1. Sort according to height values.<br />

2. Define the threshold of “same-elevation”<br />

3. Starting from the smallest value, calculate the difference with next<br />

value; if the difference is within the threshold, then replace all values<br />

with their average.<br />

4. Continue the procedure until the difference is larger then the<br />

threshold--define it as the next elevation <strong>and</strong> repeat.<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


49<br />

Vanishing Point Fine Tuning<br />

Vanishing point fine-tuning based on height<br />

equalization:<br />

VPy<br />

VPx<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


50<br />

Example<br />

Image size : 647*682 Sobel Canny<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


51<br />

VP y<br />

(-6511 , -3613)<br />

VP x<br />

(16363 , -5175)<br />

VP z<br />

(3325 , 19978)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


52<br />

26.23<br />

8.01<br />

2.67<br />

Blue: cyber city model<br />

Black: our results<br />

2.88<br />

19.53<br />

2.72<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


53<br />

Example<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


54<br />

Example (2)<br />

VP z<br />

(-111 , -5054)<br />

VP y<br />

(-526 , 453)<br />

VP x<br />

(1370 , 319)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


55<br />

Blue: field surveyed<br />

Black: our results<br />

8.72<br />

18.25<br />

15.10<br />

1.50<br />

0.65<br />

5.68<br />

9.07<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


56<br />

RMSE:1.81%<br />

Fea. Cal. Ref. Error<br />

Per.<br />

a 19.11 19.4 -1.52%<br />

b 19.11 19.4 -1.52%<br />

a b<br />

d<br />

f<br />

e<br />

g<br />

c 5.34 5.35 -0.13%<br />

d --- 17.4 ---<br />

e 17.13 17.4 -1.55%<br />

c<br />

f 19.98 20.5 -2.52%<br />

g 19.98 20.5 -2.52%<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong><br />

57


58<br />

Example (3)<br />

(Barns by John Ernsting, 2004)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


59<br />

Reconstructed Model of Example (3)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


60<br />

Example (4)<br />

(The Vicarage at Nuenen by Vincent Van Gogh, 1885)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


61<br />

特 徵 點<br />

計 算 值<br />

ab<br />

c d e<br />

f g<br />

h<br />

a 5.12686<br />

b 4.87984<br />

c 7.66114<br />

d 8.00063<br />

e ---<br />

h<br />

f 5.12689<br />

g 5.27483<br />

h 1.77354<br />

Reference height e is 8m<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


62<br />

Reconstructed Model of Example (4)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


63<br />

TLS <strong>Building</strong> Modeling<br />

Fitting<br />

Registration<br />

Texturing<br />

LOD3 model<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


64<br />

Close-Range Image-Based <strong>Reconstruction</strong><br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


65<br />

Image-Based <strong>Reconstruction</strong><br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


66<br />

Image-Based <strong>Reconstruction</strong><br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


67<br />

Image-Based <strong>Reconstruction</strong><br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


68<br />

TLS <strong>and</strong> Close-Range Images<br />

點 雲 套 合<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


69<br />

Strategies for <strong>3D</strong> <strong>Building</strong> Modeling<br />

Item LOD1 LOD2 LOD3<br />

Scope National-wide Urban Area L<strong>and</strong>mark buildings<br />

Compare to<br />

vector maps<br />

1/5000 topo. map 1/1000 topo map 1/200~1/500 topo map<br />

Cost 1. Piggyback on 1/1000<br />

topo mapping tasks → 2.1%<br />

cost increase.<br />

2. Carry out independently<br />

→ 10% of topo mapping<br />

cost.<br />

Strategies 1. Store height/elevation<br />

data during 1/1000 topo<br />

mapping.<br />

2. Using existing<br />

vector/topo maps.<br />

Piggyback on 1/1000<br />

topo mapping tasks →<br />

40% cost increase.<br />

Treated as an extension<br />

of 1/1000 mapping tasks.<br />

High cost (varies by<br />

building complexity.)<br />

Implemented as-needed<br />

<strong>and</strong> for l<strong>and</strong>mark<br />

buildings only.<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


70<br />

Data-Driven <strong>Road</strong> <strong>Reconstruction</strong><br />

Vector Maps<br />

<strong>Road</strong> Networks<br />

Model<br />

<strong>Reconstruction</strong><br />

LiDAR<br />

Ribbon Model<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


71<br />

Automatic <strong>Road</strong> Modeling<br />

Ribbon Models<br />

<strong>Road</strong> Neworking<br />

Modeling<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


72<br />

Original LiDAR data<br />

<strong>3D</strong> <strong>Road</strong> Modeling<br />

CASE II<br />

978<br />

139<br />

113<br />

-140<br />

CASE I<br />

90<br />

CASE III<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心<br />

61<br />

空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


73<br />

443<br />

Extracted road points<br />

124<br />

-140<br />

113<br />

90<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心<br />

61<br />

空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


74<br />

Examples<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong><br />

75


76<br />

Highly Detailed <strong>Road</strong> Modeling<br />

(OGC CityGML)<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


77<br />

高 精 緻 度 道 路 模 型 重 建<br />

Mobile Images Stop-<strong>and</strong>-Go LiDAR Mobile LiDAR<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


78<br />

Examples<br />

Surface Models<br />

Elevated Models<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>


79<br />

Highly Detailed <strong>Road</strong> Modeling<br />

Item Mobile Imaging Static Mobile TLS Mobile TLS<br />

Data acquisition<br />

Continuous snap shots<br />

(e.g., 2 frames/sec.)<br />

Static scanning<br />

(stop-<strong>and</strong>-go)<br />

(e.g.:Scan rate: 120Hz; Pulse<br />

rate: 300kHz)<br />

Continuous scanning<br />

(e.g.: Scan rate: 200Hz; Pulse<br />

rate: 500kHz)<br />

DAR performance high medium high<br />

Limitations Day-time only No puddles or splashes<br />

Cannot operate in nonstoppable<br />

or heavy traffic<br />

areas (e.g., express ways or<br />

highways)<br />

Data pre-processing<br />

Computation of mage<br />

parameters<br />

(triangulation)<br />

Data registration <strong>and</strong><br />

transformation to projective<br />

coordinate systems<br />

No puddles or splashes<br />

Data registration <strong>and</strong><br />

transformation to projective<br />

coordinate systems<br />

Data volume small medium large<br />

Accuracy factor Image resolution Point cloud density Point cloud density<br />

Data processing Conjugate points Point cloud processing Point cloud processing<br />

國 立 中 央 大 學 太 空 及 遙 測 研 究 中 心 空 間 運 算 實 驗 室<br />

National Central University Center for Space <strong>and</strong> Remote Sensing Research <strong>GeoComputing</strong> <strong>Laboratory</strong>

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!