Использование данных лазерного сканирования в моделировании лесных ландшафтных сцен

Abstract

Трехмерное моделирование лесных ландшафтных сцен по данным лазерного сканирования представляет собой нетривиальную задачу, решение которой требует выполнения ряда подзадач. Первоначально исходное облако точек кластеризуется на несколько групп: точки поверхности Земли, лиственной массы и антропогенные объекты. На основании полученного подмножества точек растительности восстанавливается лесной покров в трехмерном пространстве. Существует несколько подходов моделирования сложных природных объектов растительности, описать которые с помощью графических примитивов не представляется возможным. Первый подход основывается на использовании L-систем, второй подход на воксельном представлении. Воксел является расширением пиксела для трехмерного пространства и представляет собой минимальную трехмерную единицу, чем меньше его размерность, тем точнее и реалистичнее модели объектов. Широкое применение воксельное моделирование получило в медицине и в компьютерных играх. Описание предложенного метода подразделяется на четыре этапа: получение исходного облака точек, включая стандартную предобработку данных – фильтрацию от шумов и совмещение данных в единую систему координат; построение трехмерной карты высот по исходным данным; отображение полученных результатов; оптимизация и визуализация конечной модели ландшафта

The three-dimensional modelling of forest landscape scenes based on laser (LiDAR) scanning data isn’t a trivial task. It requires a getting some subtasks. Firstly starting point cloud clustered into several groups: the point of the Earth, plant mass and man-made objects. Based on the received subset of points it is restored forest vegetation cover in three dimensional space. There are several approaches modeling of complex natural objects of vegetation, which describe using graphical primitives is not possible. The first approach is based on the use of L-systems, the second approach used voxel modeling. Voxel is an extension of the pixel for three-dimensional space and a minimum three-dimensional unit, the smaller the dimension, the more accurate and realistic models of objects. Widespread use of voxel modeling obtained in medicine and computer games. Description of the proposed method is divided into four stages: preparation of the starting point clouds, including the standard data pre-filtering of noise and alignment of data in a single coordinate system; the construction of three-dimensional map of the heights of the original data; display of the results; optimization and visualization of the final model of the landscape