2018 Fiscal Year Research-status Report
点品質最適化に基づく環境３次元計測点群データ処理手法の開発
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18K03896
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
伊達 宏昭 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20374605)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金井 理 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90194878)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 3次元レーザ計測 / 画像計測 / 点群 / 計測品質 / 位置合わせ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，様々な計測方式や計測システムで取得した環境３次元計測点群のより安定かつ高精度な利用の実現を目的として，計測点の品質の定量評価方法の開発，ならびに，計測点の品質を考慮した点群データ処理手法群の開発を行う．本年度は，計測点の品質の定量評価方法の開発を行い，以下の成果を得た．
(1) 3次元レーザ計測と3次元画像計測で得られる計測データの質に影響を与える要因について検討し，その定量評価方法を開発した．レーザ計測点群に対しては，計測距離，レーザ入射角，密度，物体境界，複数計測時の空間的整合性に基づいた計測点の品質の定量評価法を考案し，レーザ計測点群に対して品質の定量評価を行うシステムを開発した．画像からの3次元再構成技術に対しては，点密度，テクスチャ勾配，再構成に使用した画像間の撮影角度等に基づく定量評価法を考案し，画像からの再構成3次元モデルに対して品質を定量評価するシステムを開発した．
(2) 開発した計測距離，レーザ入射角に基づくレーザ計測点群の点品質評価法を，点群の位置合わせ（レジストレーション）処理に適用する方法を開発した．開発法は，点群の位置合わせ処理でよく利用されるICPアルゴリズムにおいて対応点の重要度を点品質に基づいて決定するものであり，固定式レーザスキャナから得られた実計測点群に対する実験を通して，点品質を考慮した点群の位置合わせ法が従来法に比べ高精度な位置合わせを実現できることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標であった，レーザ計測点群ならびに画像に基づく3次元再構成モデルの品質評価の具体的方法を概ね確立し，品質に基づく計測データ処理手法の開発の基礎を構築できた．レーザ計測点群に対しては，計測距離，レーザ入射角，密度，物体境界，複数計測時の空間的整合性に基づく点品質の定量評価法を確立した．画像に基づく3次元再構成に対しては，点密度，テクスチャ勾配，画像間角度などに基づいて再構成モデルの品質を評価する方法を確立した．さらに，開発した品質評価法を具体的なレーザ計測点群処理である位置合わせや画像計測モデルの低品質部推定に応用し，その有用性を確認した．以上より，本研究は概ね順調に進展していると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度開発した品質評価法を，様々な計測システム・環境から得られた計測データへ適用するための詳細検討を行う．具体的には，数種類の固定式レーザスキャナや本年度購入したハンディスキャナから取得した計測データの詳細特性分析と品質評価法の適用を行う．その後，予定研究課題である点品質を考慮した最適計測手法の開発，ならびに，点品質を考慮した点群合成手法の開発を行う．最適計測手法の開発では，計測品質評価法に基づいて，点の品質を最大化もしくは十分な品質を得られる計測方法（計測・撮影位置等）を計算機で導出する方法を開発する．点群合成法では，点品質を用いた点群の高精度位置合わせ方法ならびに点品質を考慮したサンプリング方法等を具体的に検討する．開発手法を複数の計測システムより得られた点群に対して適用し，各処理において点品質を考慮することの効果を定量的に評価する．
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