Berichte 2009 - Förderergesellschaft der Geodäsie und ...

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Punkte, Ebenen und über unbekannte Korrespondenzen werden beschrieben,
und vorhandene Verfahren zur Registrierung von Entfernungs- oder 3D-
Punktdaten werden in verschiedene Gruppen eingeteilt. Dabei wird zunächst
zwischen einer Grob- und einer Feinregistrierung unterschieden und die
Verfahren anhand deren Methodik weiter unterteilt, beschrieben und diskutiert.
Eine Automatisierung der Registrierung ist durch die Verwendung ebener
Regionen möglich. Aus zugeordneten Ebenen können die
Verknüpfungsparameter berechnet werden. Die erfassten Scandaten
städtischer Gebiete enthalten aufgrund der Bebauung und der Straßenflächen
zahlreiche ebene Regionen, die einerseits schnell extrahiert und andererseits
für die Berechnung der Verknüpfungsparameter genutzt werden können. Für
die automatische Registrierung erfolgt im ersten Schritt eine Segmentierung
von terrestrischen Laserscandaten in ebene Regionen. Dabei werden
zusammenhängende Regionen in den Daten automatisch extrahiert. Eine
gerasterte Datenstruktur mit mehreren Ebenen beschleunigt die Suche und
Extraktion der Ebenen. In Anlehnung an Verfahren aus der Bildverarbeitung
können Maskenoperationen auf die dreidimensionalen Messdaten angewandt
werden. Die Anpassung eines Bereichswachstumverfahrens an die Scandaten
ermöglicht die vollautomatische Extraktion von ebenen Regionen.
Die Registrierung der Punktwolken erfolgt über Zuordnungsverfahren der
extrahierten Ebenen. Ansätze für die paarweise Registrierung basierend auf
den Ergebnissen der Segmentierung in ebene Regionen werden präsentiert
und diskutiert. Es werden Verfahren beschrieben, welche globale und lokale
Merkmale für die Bestimmung der Transformationsvorschrift verwenden. Das
sogenannte Extended Gaussian Image, eine Darstellung eines 3D-Objekts über
dessen Flächennormalen, wird für die Registrierung verwendet. Die globale
Verteilung der Flächennormalen zweier Laserscans gibt Auskunft über deren
Orientierung zueinander. Die maximale Übereinstimmung wird über ein
Korrelationsverfahren ermittelt. Die symbolischen Zuordnungsverfahren nutzen
dagegen lokale Merkmale. Ein entwickeltes formbasiertes Zuordnungsverfahren
nutzt geometrische Eigenschaften und Intensitätswerte der segmentierten
Regionen für die Suche nach korrespondierenden Merkmalen in den zu
verknüpfenden Standpunkten. Ohne die Verwendung spezieller Eigenschaften
der extrahierten Ebenen sind Suchverfahren für die Bestimmung der
Korrespondenzen zwischen den extrahierten Ebenen erforderlich. Aufgrund der
Größe des Suchraums werden geeignete Restriktionen eingeführt, die den
Suchraum begrenzen und schnell zu den gesuchten Verknüpfungsparametern
führen. Ein neues orientierungsbasiertes Zuordnungsverfahren sowie die
Verwendung von Winkelbedingungen für die Zuordnung werden präsentiert,
welche die Lage der extrahierten Ebenen im Raum für die Suche nach
Korrespondenzen ausnutzen. Für die Verifikation korrekter Lösungen werden