This paper proposes an algorithm for 3D object detection by processing point cloud data of 3D LiDAR. Unlike 2D LiDAR, 3D LiDAR-based data was too vast and difficult to process in three dimensions. This paper introduces various studies based on 3D LiDAR and describes 3D LiDAR data processing. In this study, we propose a method of processing data of 3D LiDAR using clustering techniques for object detection and design an algorithm that fuses with cameras for clear and accurate 3D object detection. In addition, we study models for clustering 3D LiDAR-based data and study hyperparameter values according to models. When clustering 3D LiDAR-based data, the DBSCAN algorithm showed the most accurate results, and the hyperparameter values of DBSCAN were compared and analyzed. This study will be helpful for object detection research using 3D LiDAR in the future.
Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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2020.05a
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pp.532-533
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2020
원격 및 가상환경에서 사용자의 동작에 따른 3D 모델을 제공하기 위해 light detection and range (LiDAR)로 측정된 3D point cloud로 사용자의 3D 모델이 생성되어 원격 및 가상환경에 사용자의 모습이 제공된다. 하지만 3D 모델을 생성하기 위해서는 사용자의 신체 전부가 측정된 3D point cloud가 필요하다. 사용자의 신체 전체를 측정하기 위해서는 적어도 두 개 이상의 LiDAR가 필요하다. 두 개 이상의 LiDAR을 사용할 경우에는 LiDAR을 사용할 공간과 LiDAR를 구비하기 위한 비용이 발생한다. 단일 LiDAR로 3D 모델을 생성하는 방법이 요구된다. 본 논문에서는 단일 LiDAR에서 측정된 3D point cloud를 이용하여 3D 모델을 생성하는 방법이 제안된다. End-to-End 기반 Convolutional Neural Network (CNN) 모델로 측정된 3D point cloud를 분석하여 사용자의 체형과 자세를 예측하도록 학습한다. 기본자세를 취하는 동안 수집된 3D point cloud로 기본이 되는 사용자의 3D 모델을 생성한다. 학습된 CNN 모델을 통하여 측정된 3D point cloud로 사용자의 자세를 예측하여 기본이 되는 3D 모델을 수정하여 3D 모델을 제공한다.
Recently, as a part of the production of spatial information by smart cities, three-dimensional reproduction of structures for reverse engineering has been attracting attention. In particular, terrestrial LiDAR is mainly used for 3D reproduction of structures, and 3D reproduction research by UAS has been actively conducted. However, both technologies produce blind spots due to the shooting angle. This study deals with vertical structures. 3D model implemented through SfM-based image analysis technology using UAS and reproducibility and effectiveness of 3D models by terrestrial LiDAR-based laser scanning are examined. In addition, two 3D models are merged and reviewed to complement the blind spot. For this purpose, UAS based image is acquired for artificial rock wall, VCP and check point are set through GNSS equipment and total station, and 3D model of structure is reproduced by using SfM based image analysis technology. In addition, Through 3D LiDAR scanning, the 3D point cloud of the structure was acquired, and the accuracy of reproduction and completeness of the 3D model based on the checkpoint were compared and reviewed with the UAS-based image analysis results. In particular, accuracy and realistic reproducibility were verified through a combination of point cloud constructed from UAS and terrestrial LiDAR. The results show that UAS - based image analysis is superior in accuracy and 3D model completeness and It is confirmed that accuracy improves with the combination of two methods. As a result of this study, it is expected that UAS and terrestrial LiDAR laser scanning combination can complement and reproduce precise three-dimensional model of vertical structure, so it can be effectively used for spatial information construction, safety diagnosis and maintenance management.
Urban air mobility (UAM) is emerging as a revolutionary transportation solution to urban congestion and environmental issues. Especially, electric vertical take-off and landing (eVTOL) aircraft are expected to enhance urban mobility, reduce traffic congestion, and decrease environmental pollution. However, the successful implementation and operation of UAM systems heavily rely on advanced technological infrastructure, particularly in sensor technology. Among these, 3D light detection and ranging (LiDAR) systems are essential for detecting obstacles and generating pathways in complex urban environments. This paper focuses on the challenges of developing LiDAR-based perception solutions, emphasizing the importance and performance of object detection capabilities using 3D LiDAR. It integrates LiDAR data processing algorithms and object detection methodologies to experimentally validate the effectiveness of perception solutions that contribute to the safe navigation of aircraft. This research significantly enhances the ability of aircraft to recognize and avoid obstacles effectively within urban settings.
A terrestrial LiDAR survey was conducted and unmanned aerial vehicle(UAV) images were taken for target cultural properties to present the utilization measures of terrestrial LiDAR and UAV in three-dimensional modeling of cultural properties for the identification of the status and restoration of cultural properties. Then the accuracy of the point clouds generated through this process was compared, an overlap analysis of the 3D model was conducted, and a convergence model was created. According to the results, the modeling with terrestrial LiDAR is more appropriate for precise survey because 3D modeling for the detection of displacement and deformation of cultural properties requires an accuracy of mm units. And UAV model has limitation as the impossibility of detailed expression of parts with sharp unevenness such as cracks of bricks. However, it is found that the UAV model has a wide range of modeling and has the advantage of modeling of real cultural properties. Finally, the convergence model created in this study using the advantages of the terrestrial LiDAR model and the UAV model could be efficiently utilized for the basic data development of cultural properties.
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.19
no.2
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pp.3-8
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2011
Recently, the demand for enterprise for service map providing and portal site services of a 3D virtual city model for public users has been expanding. Also, accuracy of the data, transfer rate and the update for the update for the lapse of time emerge are considered as more impertant factors, by providing 3D information with the web or mobile devices. With the latest technology, we have seen various 3D data through the web. With the VRML progressing actively, because it can provide a virtual display of the world and all aspects of interaction with web. It offers installation of simple plug-in without extra cost on the web. LiDAR system can obtain spatial data easily and accurately, as supprted by numerous researches and applications. However, in general, LiDAR data is obtained in the form of an irregular point cloud. So, in case of using data without converting, high processor is needed for presenting 2D forms from point data composed of 3D data and the data increase. This study expresses urban LiDAR data in 3D, 2D raster data that was applied by compressing algorithm that was used for solving the problems of large storage space and processing. For expressing 3D, algorithm that converts compressed LiDAR data into code Suited to VRML was made. Finally, urban area was expressed in 3D with expressing ground and feature separately.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.25
no.6_1
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pp.507-516
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2007
Segmentation and organization of the LiDAR (Light Detection and Ranging) data of the Earth's surface are difficult tasks because the captured LiDAR data are composed of irregularly distributed point clouds with lack of semantic information. The reason for this difficulty in processing LiDAR data is that the data provide huge amount of the spatial coordinates without topological and/or relational information among the points. This study introduces LiDAR data segmentation technique by utilizing histograms of the LiDAR height image data and analyzing roof shape for 3D reconstruction and visualization of the buildings. One of the advantages in utilizing LiDAR height image data is no registration required because the LiDAR data are geo-referenced and ortho-projected data. In consequence, measurements on the image provide absolute reference coordinates. The LiDAR image allows measurement of the initial building boundaries to estimate locations of the side walls and to form the planar surfaces which represent approximate building footprints. LiDAR points close to each side wall were grouped together then the least-square planar surface fitting with the segmented point clouds was performed to determine precise location of each wall of an building. Finally, roof shape analysis was performed by accumulated slopes along the profiles of the roof top. However, simulated LiDAR data were used for analyzing roof shape because buildings with various shapes of the roof do not exist in the test area. The proposed approach has been tested on the heavily built-up urban residential area. 3D digital vector map produced by digitizing complied aerial photographs was used to evaluate accuracy of the results. Experimental results show efficiency of the proposed methodology for 3D building reconstruction and large scale digital mapping especially for the urban area.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.27
no.5
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pp.619-628
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2009
LiDAR has capability of rapid data acquisition and provides useful information for reconstructing surface of the Earth. However, Extracting information from LiDAR data is not easy task because LiDAR data consist of irregularly distributed point clouds of 3D coordinates and lack of semantic and visual information. This thesis proposed methods for automatic extraction of buildings and 3D detail modeling using airborne LiDAR data. As for preprocessing, noise and unnecessary data were removed by iterative surface fitting and then classification of ground and non-ground data was performed by analyzing histogram. Footprints of the buildings were extracted by tracing points on the building boundaries. The refined footprints were obtained by regularization based on the building hypothesis. The accuracy of building footprints were evaluated by comparing with 1:1,000 digital vector maps. The horizontal RMSE was 0.56m for test areas. Finally, a method of 3D modeling of roof superstructure was developed. Statistical and geometric information of the LiDAR data on building roof were analyzed to segment data and to determine roof shape. The superstructures on the roof were modeled by 3D analytical functions that were derived by least square method. The accuracy of the 3D modeling was estimated using simulation data. The RMSEs were 0.91m, 1.43m, 1.85m and 1.97m for flat, sloped, arch and dome shapes, respectively. The methods developed in study show that the automation of 3D building modeling process was effectively performed.
LiDAR, unlike satellite imagery and aerial photographs, which provides irregularly distributed three-dimensional coordinates of ground surface, enables three-dimensional modeling. In this study, urban area was classified based on 3D information collected by LiDAR. Morphological and spatial properties are determined by the ratio of ground and non-ground point that are estimated with the number of ground reflected point data of LiDAR raw data. With this information, the residential and forest area could be classified in terms of height and density of trees. The intensity of the signal is distinguished by a statistical method, Jenk's Natural Break. Vegetative area (high or low density) and non-vegetative area (high or low density) are classified with reflective ratio of ground surface.
Photogrammetry is a current method of GIS data acquisition. However, as a matter of fact, a large manpower and expenditure for making detailed 3D spatial information is required especially in urban areas where various buildings exist. There are no photogrammetric systems which can automate a process of spatial information acquisition completely. On the other hand, LiDAR has high potential of automating 3D spatial data acquisition because it can directly measure 3D coordinates of objects, but it is rather difficult to recognize the object with only LiDAR data, for its low resolution at this moment. With this background, we believe that it is very advantageous to integrate LiDAR data and stereo CCD images for more efficient and automated acquisition of the 3D spatial data with higher resolution. In this research, the automatic urban object recognition methodology was proposed by integrating ultra highresolution stereo images and LiDAR data. Moreover, a method to enable more reliable and detailed stereo matching method for CCD images was examined by using LiDAR data as an initial 3D data to determine the search range and to detect possibility of occlusions. Finally, intellectual DSMs, which were identified urban features with high resolution, were generated with high speed processing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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