Программные продукты и системы

Технологии лазерного сканирования занимают все более прочные позиции. Так, с помощью прибора ЛИДАР (LIDAR – light detection and ranging) можно получить трехмерные облака точек, приближающие поверхности реальных сцен (лазерные сканы). Данный прибор стал альтернативой или дополнением к фотографическим сенсорам в мобильных системах картографирования и наблюдения, построенных на основе автомобильных транспортных средств или летательных аппаратов, в подвижных автономных роботах и даже в бытовой технике. Лазерный скан представляет собой неупорядоченное множество точек трехмерного пространства без дополнительной информации о цвете и других характеристиках сканируемой поверхности. В отличие от фотографий сканы сохраняют масштаб сцены и инвариантны к погодным условиям, что объясняет распространение технологии. Поэтому задача анализа данных лазерного сканирования очень актуальна. Один из методов анализа – семантическая сегментация сканов. В данной постановке каждой точке скана необходимо сопоставить метку класса из заранее определенного набора. Для аэросъемки это могут быть классы зданий, автомобилей, деревьев, земли.

Интуитивно анализ трехмерных данных выглядит более простой задачей по сравнению с анализом изображений, так как последний фактически является обратной задачей: при получении фотографии значительная часть информации о пространственной структуре сцены теряется.

Высокий потенциал трехмерного представления данных ранее отмечал один из пионеров компьютерного зрения Дэвид Марр, который считал, что даже распознавание объектов на двухмерных изображениях должно выполняться посредством восстановления поверхностей в трехмерном пространстве, идентифицирующих эти объекты. Однако на практике ситуация с лазерными сканами не столь оптимистична: часто они более похожи на карты глубины, чем на аппроксимацию трехмерной формы объекта. Даже если снимать объект с нескольких ракурсов (разработаны методы эффективной регистрации облаков точек из локальных систем координат в общую), он может оказаться загороженным другими объектами или самим собой в случае его невыпуклости, поэтому скан может содержать неполную поверхность объекта. Данные лазерного сканирования часто зашумлены и разрежены. Они не обладают привычной цветовой информацией. К тому же обработка облаков точек человеком с помощью существующих технических средств затруднена, так как они ориентированы прежде всего на вывод и ввод двухмерных данных.

Рассмотрим сканы естественных сцен (в противоположность сканам одного объекта). В данной работе качество предложенного метода оценивается на данных аэросъемки, полученных посредством мобильного ЛИДАРа, установленного на самолете.

Подробное описание дается в статье «Семантическая сегментация данных лазерного сканирования», авторы: Шаповалов Р.В., Велижев А.Б., Баринова О.В., Конушин А.С. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова).