"Nowe podejście do orientacji chmur punktów z naziemnego skaningu laserowego oraz gęstego dopasowania obrazów"

STRESZCZENIE PROJEKTU:

Geometryczna dokumentacja architektoniczna jest nieodłączną częścią inwentaryzacji zabytkowych miejsc i obiektów dziedzictwa kulturowego, ale również może być wykorzystywana w zarządzaniu i ochronie obiektów dziedzictwa kulturowego. Do inwentaryzacji zabytków architektonicznych i archeologicznych od szeregu lat wykorzystywano metody geodezyjne i fotogrametryczne, bazujące także na naziemnym skaningu laserowym oraz automatycznym przetwarzaniu m.in. zdjęć naziemnych pozyskiwanych niemetrycznymi aparatami fotograficznymi. Z tego też powodu generowanie precyzyjnej, a jednocześnie wysokiej rozdzielczości dokumentacji architektonicznej, pozyskiwanej ww. metodami, jest kwestią wciąż otwartą i stanowiącą wiele wyzwań. Chociaż algorytmy przetwarzania danych są intensywnie rozwijane to ograniczenia w wykorzystaniu różnych sensorów pomiarowych są nadal problemem który należy rozwiązać.

W wielu zadaniach z zakresu pomiarów geodezyjnych/fotogrametrycznych pierwszym istotnym etapem, wpływającym na dokładność i szczegółowość wynikowej dokumentacji, jest zaprojektowanie, założenie i pomiar punktów osnowy fotogrametrycznej umożliwiającej geolokalizację danych pomiarowych i produktów powstałych na ich podstawie. Sygnalizowane punkty osnowy wykorzystywane są do wielu różnych celów np. pomiaru szczegółów terenowych, orientacji chmur punktów z TLS czy do przetwarzania zdjęć naziemnych (SfM) celem nadania skali modelowi obiektu uzyskanego ze zdjęć i wpasowania w przyjęty układ odniesienia. 

W ramach projektu przygotowana została autorska metoda wykrywania punktów wiążących na chmurach punktów z TLS bazująca na konwersji chmury punktów do postaci rastrowej i wykorzystaniu detektorów punktowych (FAST, BRISK) oraz powierzchniowych (typu blob, SIFT, SURF CenSure oraz ASIFT, ASURF, etc.). Wykryte punkty posłużyły jako punkty wiążące pozwalające na wzajemną orientację danych TLS, a na podstawie sygnalizowanych punktów osnowy geodezyjnej wykonana została transformacja 3D do zewnętrznego układu odniesienia. Podejście bazujące na analizie detektorów i dopasowaniu deskryptorów dedykowane jest do przetwarzania zdjęć cyfrowych dlatego też wykorzystanie ich do orientacji chmur punktów z naziemnego skaningu laserowego wiązało się z ich modyfikacją polegającą na połączenia algorytmów widzenia maszynowego (Structure-from-Motion - SfM), zaawansowanych metod statystycznych (w tym machnie learning) dopasowania deskryptorów oraz metod stosowanych w geodezji i fotogrametrii (m.in. metody najmniejszych kwadratów, integracji danych pomiarowych), w celu podwyższenia dokładności poszczególnych etapów przetwarzania danych z naziemnego skaningu laserowego (TLS) oraz zdjęć naziemnyc.

Wyniki analiz pozwoliły na zaproponowanie wieloetapowego automatycznego procesu orientacji wielosensorowych danych pomiarowych z jednoczesną pogłębioną analizą dokładnościową uzyskanych wyników. Przyczyniło się to do podwyższenia dokładności końcowej dokumentacji architektonicznej z jednoczesnym wyeliminowaniem błędów i ograniczeń poszczególnych sensorów pomiarowych.

Więcej informacji dostępnych jest na stronie Zakładu.