萃取物表角面特徵点供多测站地面光达点云面之连结.PDFVIP

航測及遙測學刊 第十一卷 第四期 第339-359 頁 民國95 年 12 月 339 Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Volume 11, No.4, December 2006, pp. 339-359 萃取物表角面特徵點供多測站地面光達 點雲面之連結 1 2 蔡展榮 李姝儀 摘要 本文提出一個半自動化的多測站地面光達點雲面連結方法，它是從雷射點雲萃取被掃瞄物表面上的 局部角面特徵點並求定其三維坐標，進而將這些共軛角面特徵點做為連結點，把多個光達測站點雲轉換 到同一個物空間坐標系統中，俾行資料連結整合之用。而在實務上，會有角面特徵點品質不佳、點數少、 或分佈不佳的情況，所以本文以加入適當的「虛擬角點」的構想來解決此一問題；本文實驗成果顯示， 在前述的情況下，加入適當的虛擬角點可改善連結點的幾何分佈強度，使得整體坐標轉換參數精度可提 升 36%~71%。掃瞄距離 S 大於 50m 時，局部平面點雲到最小二乘擬合平面的距離均方根值 RMSD 和 S 之 比值 RMSD/S 約收斂於常數 0.00015。 關鍵詞：光達、最小二乘擬合、角面特徵點、連結點、坐標系統 1. 前言  點作為連結點（tie points），達到資料連結的目的， 例如，以相鄰測站間之共軛覘標做為連結點。目前 地面雷射掃瞄儀（terrestrial laser scanner）為主 亦有研究將連結點擴展成以線、面等特徵進行連結 動式的非接觸量測系統，其優點是它能在短時間內 處理，可從不同測站的資料中找出共同的幾何特 獲得物表上的大量點群之三維點位坐標（幾何資 徵，再進一步據以求得轉換參數，如 Zhao and 訊），也能記錄雷射回波強度值（輻射資訊），這些 Shibasaki(2001)將點雲資料以人類視覺三維透視模 點群又常被稱為點雲（point cloud）。點雲可視為密 式展示成距離影像（range image），經由投影處理 集覆蓋在被掃瞄物體表面上的量測點，提供物體 後可得到特徵線段，再匹配這些特徵線段，求定測 （如：建物）的細節資訊，廣泛應用於測量、建築 站連結的轉換參數。或是 Dold and Brenner(2004)以 及計算機視覺等各領域進行三維模型重建的工作。 兩測站間互相不平行的三對共軛平面為條件，使用 在實際的模型重建應用上，單一掃瞄站往往無 平面法向量之幾何關係來達到測站連結的目的。而 法完全的涵蓋被測物，需以多測站施測之，再進行 目前以地面雷射掃瞄儀為基礎的多測站連結的方 各測站資料的連結整合。而點雲之點位資訊是以掃 法，可分為共軛面轉換法、共軛覘標控制法、測站 瞄時的測站為參考坐標系，稱為「測站坐標系」， 後視稜鏡法、及曲面匹配法（曾義星、等，2003）。 故各個掃瞄站的坐標系統皆不相同，必須先將各測 由 於 點 雲 具 有 次 隨 機 (sub-random) 的 特 性 站的點雲資料轉換到同一個坐標系統中。 (Axelsson, 1999)，它們在三維物空間的位置分佈和 進行坐標轉換時，可在多測站量測對應的同名 掃瞄線方向有關，但在距離方向是隨機的。而且任 收到日期:民國 94 年 10 月 01日 1 國立成功大學測量及空間資訊學系副教授