Building Boundary Extraction of Airborne LIDAR data by Image-Based and Point-Based Data Analysis

영상 및 점기반 자료처리에 의한 항공 라이다 자료의 건물경계추출

  • 김의명 (남서울대학교 지리정보공학과)
  • Published : 2009.03.31

Abstract

LIDAR data, as the source of the 3D information of buildings, are used many modeling fields such as three-dimensional city models in urban planning and the visibility analysis of buildings. This study suggests a methodology, that is characterized by combining image-based and point-based process, for minimizing the user's intervention and automatically extracting building boundary only using the LIDAR data. Image processing methodology is firstly used to separate building and non-building regions from LIDAR data. Moreover, building regions are then classified main roof into remaining parts by the statistical analysis of height values, and the remaining parts are processed separately. Through the experimental results of study areas which exist many types of buildings, for example, apartment-type, stair-type, complex-type, etc. Approximately 90% building boundaries are automatically extracted by the proposed methodology.

라이다 자료는 건물에 대한 3차원 정보를 제공하고 있는 자료원으로서 도시계획을 위한 3차원 모형화와 건물의 가시권 분석과 같은 다양한 모형화에 이용되고 있다. 본 연구에서는 라이다 자료만을 이용하여 영상처리기법과 점자료처리기법에 기반하여 사용자의 개입을 최소화하면서 자동으로 건물을 추출할 수 있는 기법을 제안하였다. 입력된 라이다 자료를 이용하여 건물영역과 비건물영역을 분리하기 위하여 먼저 영상처리기법을 적용하였다. 또한 건물영역은 높이값에 대한 통계분석을 통해서 건물의 주옥상면과 남아있는 부분으로 구분하여 자료처리를 수행하였다. 아파트형, 계단형, 복합형 등의 다양한 유형의 건물이 존재하는 연구대상지역의 실험을 통해서 본 연구에서 제안한 자료처리기법을 적용하여 약 90%의 건물을 자동으로 추출할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 박지혜, 2006, "LiDAR 데이터와 수치지도를 융합한 건물 모델링", 서울시립대학교 석사학위 논문.
  2. 이영진, 오재홍, 신성웅, 조우석, 2008, "LiDAR 데이터의 3D Hough 변환을 이용한 건물 지붕 평면의 세그멘테이션 및 정밀 평면방정식 추출", 한국측량학회지, 제26권 제5호, pp. 505-512.
  3. 정우진, 박승용, 유기윤, 2008, "건설도면의 GIS 데이터 변환을 위한 건물외곽선 단순화기법 비교 연구", 한국지형공간정보학회지, 제16권 제3호, pp. 35-41.
  4. 정형섭, 임새봄, 이동천, 2008, "항공 LiDAR 데이터를 이용한 건물추출과 상부구조물 특성분석 및 모델링", 한국측량학회지, 제26권 제3호, pp. 227-239.
  5. 조홍범, 조우석, 박준구, 송낙현, 2008, "항공 LiDAR 데이터를 이용한 3차원 건물모델링", 대한원격탐사학회지, 제24권 제2호, pp. 141-152. https://doi.org/10.7780/kjrs.2008.24.2.141
  6. Alharthy, A., Bethel, J., 2004, "Detailed Building Reconstruction from Airborne Laser Data Using a Moving Surface Method", ISPRS, Istanbul, Turkey, 12-23, Commission Ⅲ, CD-ROM.
  7. Douglas, D., Peucker, T., 1973, "Algorithms for the Reduction of the Number of Points Required to Represent a Digitized Line or its Caricature", The Canadian Cartographer 10(2), pp. 112-122. https://doi.org/10.3138/FM57-6770-U75U-7727
  8. Haunert, J., Wolff, A., 2008, "Optimal Simplification of Building Ground Plans", IAPRS, Vol. XXXVII, Part B2, pp. 373-378.
  9. Hershberger J., Snoeyink, J., 1992, "Speeding Up the Douglas-Peucker Line-Simplification Algorithm", Proc 5th Symp on Data Handling, pp. 134-143.
  10. Hug, C., Krzystek, P., Fuchs, W., 2004, "Advanced Lidar Data Processing with LasTools", ISPRS 2004, Commission Ⅱ, CD-ROM.
  11. Jenks, G. F., 1967, "The Data Model Concept in Statistical Mapping", International Yearbook of Cartography 7, pp. 186-190.
  12. Jenks, G. F. and Caspall, F. C., 1971, "Error on Choroplethic maps: Definition, Measurement", Reduction, Annals of Association of American Geographers, 61(2), pp. 217-244. https://doi.org/10.1111/j.1467-8306.1971.tb00779.x
  13. Rottensteiner, F., Briese, C., 2003, "Automatic Generation of Building Models from LIDAR Data and the Integration of Aerial Images", IAPRS, 34(3W13), pp. 174-180.
  14. Samberg, A., 2007, "An Implementation of the ASPRS LAS Standard", IAPRS, Vol. XXXVI, Part 3 / W52, pp. 363-372.
  15. Sester, M., Neidhart, H., 2008, "Reconstruction of Building Ground Plans from Laser Scanner Data", 11th AGILE International Conference on Geographic Information Science, pp. 1-11.
  16. Sohn, G., Jwa, Y., Tao, V., Cho, W., 2007, "Geometric Regularization of Irregular Building Polygons: A Comparative Study", Korean Journal of Geomatics, 25(6-1), pp. 545-555.
  17. Tarsha-Kurdi, F., Landes, T., Grussenmeyer, P., 2007, "Hough-Transform and Extended RANSAC Algorithms for Automatic Detection of 3D Building Roof Planes from Lidar Data", IAPRS Volume XXXVI, Part 3 / W52, pp. 407-412
  18. Vosselman, G. and Dijkman, S., 2001, "3D Building Model Reconstruction from Point Clouds and Ground Plans", IAPRS, XXXIV-3/W4, pp. 37-43.
  19. Wehr, A. and Lohr, U., 1999, "Airborne Laser Scanning - An Introduction and Overview", ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 54, pp. 68-82. https://doi.org/10.1016/S0924-2716(99)00011-8