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Geometric modeling and growth prediction of trees. Development of 3D reconstruction methods adapted to point clouds acquired in forests.

Research Project

Project/Area Number 18F18796
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field High performance computing
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

金井 崇  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60312261)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MOREL JULES  東京大学, 大学院総合文化研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-11-09 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Keywords地表面再構築 / LiDAR / 陰関数曲面 / 反復対流モデル / 一の分割 / UAV / 点群用深層学習モデル / LiDAR点群 / セグメンテーション / 樹木 / 3D再構築 / GPU
Outline of Annual Research Achievements

本年度は主に 1. 陰的変形モデルを用いた点群からの高精度な森林地表面再構築,および,2. UAV (Unmannaed Aerial Vehicle, 無人航空機) 写真測量データからの詳細な地表面再構築,に関する研究を行った.
まず1.について, LiDAR (Light Detection and Ranging) 点群からの森林地表面のモデル化を陰関数曲面を用いて研究した先行研究として, Jules らの研究はこの分野の先駆的な研究である.しかし,このアプローチは,特に遮蔽の多い領域では,手法上,過度に平滑化された表面を構築する傾向があり,細かな凹凸の地表面を再構築することが難しい.そこで本研究では,点群からの高精度な森林地表面再構築手法を提案した.まず深層学習に基づき植物形状を潜在的な地表面から分離する.次に,一の分割 (partition of unity) 手法を用いて複数の局所的近似曲面をブレンドすることで穴を埋める.その後,反復対流モデル (iterative convection model) を用いてデータ点に向かって表面を押し上げることで,再構築された表面の精度を向上させる.本手法により,森林地表面の再構築において最先端の性能を達成することができることを実験により実証した.
また,2.について,統計的フィルタにより植生データを潜在的な地形点から分離し,最適化されたタイリングによってプロット全体を同様の複雑さのサブプロットに分割しつつ,一の分割手法によって複数の局所的な近似をブレンドすることによって穴を埋めることで,UAV写真測量データの点群から詳細な地表面を近似するように設計された手法を提案した.異なる地形データでの実験により,我々のアプローチはこれまでの最先端の手法よりも大幅に改善されることが示された.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] High Accuracy Terrain Reconstruction from Point Clouds Using Implicit Deformable Model2020

    • Author(s)
      Jules Morel, Alexandra Bac, Takashi Kanai
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science (Proc. ICCS 2020 Part IV)

      Volume: 12142 Pages: 251-265

    • DOI

      10.1007/978-3-030-50433-5_20

    • ISBN
      9783030504328, 9783030504335
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Segmentation of Unbalanced and In-homogeneous Point Clouds and Its Application to 3D Scanned Trees2020

    • Author(s)
      Jules Morel, Alexandra Bac, Takashi Kanai
    • Journal Title

      The Visual Computer

      Volume: 36 Issue: 10-12 Pages: 2419-2431

    • DOI

      10.1007/s00371-020-01966-7

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Digital Terrain Model From UAV Photogrammetric Data2020

    • Author(s)
      Jules Morel, Alexandra Bac, Takashi Kanai
    • Journal Title

      Proc. STAG 2020: Smart Tools and Applications in Graphics

      Volume: 2020 Pages: 77-87

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 樹木・森林・地形モデリングのための LiDAR 点群処理2020

    • Author(s)
      金井 崇 モレル ジュル, バック アレクサンドラ
    • Organizer
      Visual Computing 2020 ポスター
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] Jules Morel's Home Page

    • URL

      https://julesmorel.com/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学 金井崇研究室

    • URL

      https://graphics.c.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-11-12   Modified: 2024-03-26  

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