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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 土木工程學系
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor趙鍵哲
dc.contributor.authorTzu-Yi Chuangen
dc.contributor.author莊子毅zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-13T03:14:03Z-
dc.date.available2006-08-15
dc.date.copyright2006-08-14
dc.date.issued2006
dc.date.submitted2006-08-04
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劉燈烈,2004。地面光達點雲資料的平差結合與影像敷貼,國立成功大學測量及空間資訊研究所碩士論文。
URL:http://www.ems-i.com/gmshelp/Interpolation/Interpolation_Schemes/Natural_Neighbor_Interpolation.htm, Environmental Modeling System, Inc. (last date accessed: 12 August 2006).
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/31512-
dc.description.abstract本研究論述多測站地面光達點雲資料,藉由三維直線特徵萃取、三維直線特徵匹配以及以三維直線特徵為主的空間相似轉換進行套合工作。研究中介紹人工選取、自動直線特徵偵測及面擬合交會三維直線特徵三種萃取模式,工作中比較分析各模式適用場景並聯合三種萃取模式於地面光達點雲資料套合作業;三維直線特徵匹配乃建構於空間角度與距離的幾何約制條件及空間相似轉換的近似模式演算法來進行共軛特徵之篩選及確認;以三維直線特徵為基礎之空間相似轉換具有近似模式、嚴密模式及聯合模式,聯合模式可免於提供起始近似值之作業困擾並達到嚴密求解轉換參數之功效。本研究以地面光達多測站之點雲資料以前述方法進行套合試驗,證實以三維直線特徵進行光達點雲資料套合之可行性。zh_TW
dc.description.abstractIn this paper, the author shows how to extract the 3D line features from ground-based LiDAR point clouds in three different ways and develops the algorithms in which 3D line feature matching for registering overlapping scenes can be established by using geometric constraints, like spatial angles and distances, in an automatic fashion. 3D spatial similarity transformations by employing 3D line features are proposed for both its rigorous and approximate models in this study. The rigorous model involves providing approximation of parameters when initializing the computation. The approximate model, on the other hand, requires no approximation for a less accurate solution, however. The two models are combined, called hybrid model, in an attempt to free the necessity of approximation and acquire a highly accurate solution. The experiments for registering overlapping point cloud data sets collected by a ground-based LiDAR system demonstrates the satisfactory data registration result based on the proposed scheme.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-13T03:14:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-95-R93521123-1.pdf: 11537648 bytes, checksum: cd25e23e78dcb843c12fffea4281592f (MD5)
Previous issue date: 2006
en
dc.description.tableofcontents目 錄
致謝…………………...………………...………………………...…….一
摘要…………………...………………...………………………........…三
ABSTRACT………...………………...………………………...........…四
目錄…………………...………………...………………………........…五
表目錄………………...………………...………………………........…八
圖目錄………………...………………...………………………........…十
第一章 前言……………………………...……………………………1
1-1 研究動機與目的…………………...………………...…………1
1-2 相關研究…………………………...………………...…………2
1-3 研究方法與流程………………………………………………..6
1-4 論文架構………………………………………………………..8
第二章 三維直線特徵萃取、匹配與空間相似轉換.................9
2-1 點特徵和直線特徵之觀測量比較……………………………..9
2-1-1 直線特徵於物空間之參數化……………… ….………10
2-1-2 四參數的三維直線表示法……… …………………….10
2-2 三維直線特徵萃取方式………………………………………12
2-2-1 人工萃取模式…………………………………………..12
2-2-2自動直線特徵萃取模式………………………………...13
2-2-3面擬合交會直線特徵萃取模式………………………...15
2-2-3-1面擬合交會直線特徵萃取模式之粗差偵測...19
2-2-3-2 計算三維直線四參數…………………………20
2-2-3-3 計算三維直線特徵端點………………………22
2-2-3-4 計算三維直線特徵端點精度…………………22
2-3 兩測站三維直線特徵匹配模式…………...………… ……....25
2-3-1 角度檢查……..…………………………………….....27
2-3-2 方向向量檢查………...…………………………..…….29
2-3-3 最短距離檢查…………………………………..…….29
2-4 多測站三維直線特徵匹配模式………...……..……………...31
2-5 三維直線特徵空間相似轉換………………………….……34
2-5-1 三維直線特徵空間相似轉換之嚴密模式…………….35
2-5-2 三維直線特徵空間相似轉換之近似模式……...…….39
2-5-3 三維直線特徵空間相似轉換之聯合模式…….......….40
2-6 多測站三維直線特徵空間相似轉換數學模式…………….41
2-7 影響空間相似轉換求解之因素………………………….…43
第三章 模擬資料實驗成果分析與討論…...………………...….45
3-1 實驗一……………………………………………………...….46
3-1-1 模擬資料配置…………………………………….….…46
3-1-2 實驗測試結果………………………….…………….…48
3-2 實驗二…………………………………………………………50
3-2-1 三維直線特徵之分佈位置與長度對轉換參數求解
的影響………………………………………………….50
3-2-1-1 測試一……………………………………..…50
3-2-1-2 測試二……………………………………..…53
3-2-1-3 測試三……………………………………..…56
3-2-2 三維直線特徵之姿態對轉換參數求解的影響……..57
3-2-3 三維直線特徵的數量與觀測誤差對轉換參數求解
的影響…………………………………………………61
3-3 實驗三…………………………………………………………66
3-3-1 模擬資料配置…………………………...……………...66
3-3-2 模擬測試結果…………………………………………..67
3-4 總結分析...…………………………………………………….68
第四章 實際資料實驗成果分析與討論..…………....………….70
4-1 實驗資料………………………………………………………71
4-2 實驗場A………………………………………………………71
4-2-1 測試一…………………….………….…………………74
4-2-2 測試二…………………….…………….………………79
4-2-3 測試三………………………………………………..…84
4-2-4 測試四……………………………………………..……89
4-3 實驗場B….……………………………………………………95
4-3-1 測試一…...………………….………….…….…………97
4-3-2 測試二…………………….……..……….……………101
4-3-3 測試三……………………….……………...…………105
4-3-4 測試四…………………………………...….…………105
4-4 實驗綜合分析……………………………………………..…110
4-5 與相關研究以點特徵套合之成果討論…………………..…108
第五章 結論與建議………..……………………………………113
5-1 結論…………………………………………………………113
5-2 建議…………………………………………………………114
參考文獻……………………………………………………………116
附錄一……………………………………………………………….119
附錄二……………………………………………………………….122
附錄三……………………………………………………………….124
作者簡歷……………………………………………………………129




表 目 錄
表3-1 模擬實驗測試項目……..………………………………………46
表3-1-1 轉換參數真值………...………………...…………………….46
表3-1-2 直線特徵共軛配對……………………………..…………….48
表3-1-3 各共軛直線特徵間之最短距離…………………………..….49
表3-1-4 各測站間之轉換七參數……………………….……………..49
表3-1-5 RMSE檢驗與內部精度指標…..……………………………49
表3-2-1 直線特徵分佈於第一象限…………………….…….……….52
表3-2-2 直線特徵均勻分佈………..………………………………….52
表3-2-3 垂直類型………….…………………………………………..55
表3-2-4 共面類型………….…………………………………………..55
表3-2-5 隨機類型…….………………………………………………..55
表3-2-6 具0.01公尺隨機誤差….……………………………………..56
表3-2-7 具0.1公尺隨機誤差…..……………………………………...57
表3-2-8 隨機類型……………………………………………………...59
表3-2-9 垂直類型…………...………………………………….……...59
表3-2-10 共面類型………………………………….………...…….....59
表3-2-11 三維空間相似轉換七參數真值…….……..……….…….....61
表3-2-12 參數誤差…………………………….……….……...............63
表3-2-13 六個檢核點RMSE檢驗………………….……….…….......64
表3-3-1 三維空間相似轉換七參數真值…………………….……......65
表3-3-2 只具有隨機誤差情況………...……….………….......67
表3-3-3 具有粗差觀測量情況…………………………………….......67
表4-1 實驗內容……………….……………..…...................................70
表4-2-1 最短距離指標……….……………..…....................................76
表4-2-2 各測站間轉換七參數…….……..…........................................76
表4-2-3 內部精度指標………………...………………………………77
表4-2-4 最短距離指標……….……………..…....................................81
表4-2-5 各測站間轉換七參數.……………..…....................................81
表4-2-6 內部精度指標……………………...…………………………82
表4-2-7 最短距離指標……….……………..…....................................86
表4-2-8 各測站間轉換七參數.……………..…....................................86
表4-2-9 內部精度指標……………………...…………………………86
表4-2-10 最短距離指標……….……………..…..................................92
表4-2-11 各測站間轉換七參數….………...….....................................92
表4-2-12 內部精度指標……………………...………………………..92
表4-3 實驗場B各測站點雲資料……...................................................96
表4-3-1 最短距離指標……………..….................................................98
表4-3-2 各測站間轉換七參數……..….................................................99
表4-3-3 內部精度指標……………………...…………………………99
表4-3-4 最短距離指標……………..…...............................................102
表4-3-5 各測站間轉換七參數……..…...............................................102
表4-3-6 內部精度指標……………………...………..………………102
表4-3-7 最短距離指標……………………………………….………107
表4-3-8 各測站間轉換七參數………………………………….……107
表4-3-9 內部精度指標…………………………...………….….……107
表4-5-1 控制點數檢核成果比較……………...………….….………112



圖 目 錄
圖1-3-1 研究流程圖…………………………………………...………..7
圖2-1-1 三維直線特徵參數化之示意圖………………………...……11
圖2-2-1 人工萃取模式流程圖………………...................................…13
圖2-2-2 自動直線特徵偵測萃取模式流程圖…...……………..……..13
圖2-2-3 霍夫轉換示意圖………………………….…………………..14
圖2-2-4 面擬合交會直線特徵萃取模式流程圖………..…………….15
圖2-2-5 直線端點示意圖……………………..……………………….22
圖2-3-1 三維直線特徵匹配流程圖……………………..…………….25
圖2-3-2 三維直線特徵匹配程序圖…………………...………………27
圖2-3-3 角度檢查示意圖...……………………………………………28
圖2-3-4 最短距離檢查示意圖...………………………………………30
圖2-4-1 多測站直線特徵匹配模式示意圖………...…………………31
圖2-4-2 三測站基本單元匹配示意圖………...………………………31
圖2-4-3 三測站基本單元匹配程序圖…..………………...…………..32
圖2-4-4 多測站直線特徵匹配流程圖…..………………...…………..33
圖2-5-1-1 不同坐標下的三維共軛直線段…………….…………..…36
圖2-5-3-1 聯合模式示意圖……………………………….………..…41
圖3-1-1 各測站三維直線特徵與檢核點示意圖……….……..………47
圖3-1-2 多測站直線特徵匹配模式示意圖……….….…………….…48
圖3-2-1 三維直線特徵分佈圖……………………………………...…51
圖3-2-2 三維直線特徵分佈圖……………………………………...…51
圖3-2-3 垂直類型……. …….…………….………………..………….53
圖3-2-4 共面類型…….…………….………...….…………………….53
圖3-2-5 隨機類型….………………….………………….……………53
圖3-2-6 長短直線觀測量……………………………………..……….56
圖3-2-7 隨機分佈姿態….…………….….……………………………58
圖3-2-8 垂直分佈姿態….…………….….……………………………58
圖3-2-9 共面分佈姿態………….……….…………………………….58
圖3-2-10 直線特徵組空間分佈……………………………………….62
圖3-2-11 直線特徵改正數向量圖…….………………………..……..65
圖4-2-1 實驗場A各測站之原始光達點雲資料與近景影像…...…..73
圖4-2-2 規則光達點雲資料之距離影像及人工選取之直線特徵.......75
圖4-2-3 各測站直線觀測量套合示意圖………………………….…..77
圖4-2-4 點雲資料套合成果………………………………….……......78
圖4-2-5 點雲資料套合局部放大成果…………..…………………….78
圖4-2-6 自動直線特徵偵測結果………………………….…………..80
圖4-2-7 直線特徵觀測量…………………………….………………..80
圖4-2-8 直線觀測量套合示意圖…………………….………………..82
圖4-2-9 點雲資料套合…………...…...………………….……………83
圖4-2-10 點雲資料套合局部放大成果………...……..………………83
圖4-2-11 人工選取之特徵區域…………………….…………………84
圖4-2-12 面擬合交會萃取之直線特徵…………….…………………85
圖4-2-13 直線觀測量套合示意圖……...…………….……….………87
圖4-2-14 點雲資料套合…...………………………….…….…………88
圖4-2-15 面特徵交線示意圖………………………………………….88
圖4-2-16 剔除雜訊區域之測試區……………...…….……….………90
圖4-2-17 自動直線特徵偵測成果………………………………….…91
圖4-2-18 直線觀測量套合示意圖…………....…….……….……...…93
圖4-2-19 點雲資料套合…………………… …...…..….…….……….94
圖4-2-20 點雲資料套合之局部放大圖.…………………..………..…94
圖4-3-1 實驗場B各測站之原始光達點雲資料與近景影像………...96
圖4-3-2 規則光達點雲資料之距離影像與直線特徵觀測量……...…98
圖4-3-3 各測站直線觀測量套合示意圖…………………….……..…99
圖4-3-4 點雲資料套合成果…………..………………….…………..100
圖4-3-5 點雲資料套合成果局部放大圖…………..…….………..…100
圖4-3-6 自動直線特徵偵測與直線特徵觀測量………….....………101
圖4-3-8 直線觀測量套合示意圖……..………………...........………103
圖4-3-9 點雲資料套合成果....………….………..……………….….103
圖4-3-10點雲資料套合局部放大圖….…………………………..….104
圖4-3-11 測站A、B、C規則點雲資料.………...…….……………….105
圖4-3-12 萃取三維直線特徵...…….…………………......………….106
圖4-3-13 點雲資料套合成果…….…………………......……………108
dc.language.isozh-TW
dc.subject光達點雲zh_TW
dc.subject幾何約制zh_TW
dc.subject套合zh_TW
dc.subject三維直線特徵zh_TW
dc.subject三維直線特徵匹配zh_TW
dc.subject空間相似轉換zh_TW
dc.subjectGeometric Constraintsen
dc.subjectLiDAR Point Clouden
dc.subjectRegistrationen
dc.subject3D Line Featuresen
dc.subject3D Line Matchingen
dc.subjectSimilarity Transformationen
dc.title以三維直線特徵進行地面光達點雲套合zh_TW
dc.titleRegistration of Ground-based LiDAR Point Clouds by Using 3D Line Featuresen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear94-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee蔡展榮,邱式鴻,張崑宗
dc.subject.keyword光達點雲,套合,三維直線特徵,三維直線特徵匹配,空間相似轉換,幾何約制,zh_TW
dc.subject.keywordLiDAR Point Cloud,Registration,3D Line Features,3D Line Matching,Similarity Transformation,Geometric Constraints,en
dc.relation.page129
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2006-08-07
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept土木工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:土木工程學系

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