[صفحه اصلی ]   [Archive] [ English ]  
:: صفحه اصلي :: درباره نشريه :: آخرين شماره :: تمام شماره‌ها :: جستجو :: ثبت نام :: ارسال مقاله :: تماس با ما ::
:: دوره 8، شماره 4 - ( 12-1399 ) ::
جلد 8 شماره 4 صفحات 103-127 برگشت به فهرست نسخه ها
مدلسازی پل ها با استفاده از قطعه بندی ابر نقاط حاصل از پهپاد فتوگرامتری
منصور مهران فر، حسین عارفی*، فاطمه علی دوست
دانشگاه تهران
چکیده:   (438 مشاهده)
در سال­های اخیر، تلاش­های بسیاری جهت دستیابی به مدل­های سه بعدی عوارض شهری در حوزه فتوگرامتری و سنجش از دور صورت پذیرفته است که در این میان، عنصر پل به عنوان یکی از مهمترین سازه­های شهری، علیرغم اهمیت فراوان در زمینه حمل­ و نقل، به دلیل پیچیدگی هندسی و ساختاری از این امر مستثنی بوده است. با توجه به پیشرفت فناوری پهپاد در اخذ داده­های مکانی، در این مطالعه، از ابر نقاط حاصل از تصاویر پهپاد برای مدلسازی سه بعدی چهار قطعه اصلی سازه پل شامل نرده، بدنه، پایه و کوله­ها استفاده می­شود. بدین منظور، با بکارگیری دانش موجود در شکل و ساختار پل­ها و روابط هندسی بین المان­های تشکیل­دهنده آنها، الگوریتمی دانش­مبنا ارائه می­شود که می­تواند مدل سه بعدی انواع پل را با فرمت مناسب برای پایگاه داده­های مکانی فراهم نماید. ابتدا، به منظور قطعه­بندی ابرنقطه پل، از روش خوشه­بندی فازی (fuzzy c-means) به همراه مقادیر ارتفاعی، طیفی و ویژگی­های مستخرج از ابرنقاط نظیر چگالی سه بعدی، مقادیر بردار نرمال و قید هم­صفحه­ای (planarity) استفاده می شود. سپس از روش مدلسازی نگاشت مبنا که متناسب با ویژگی­های هندسی و ساختاری هر قطعه از پل است، برای بازسازی مدل سه بعدی آن قطعه استفاده می­گردد. روند مدلسازی شامل نگاشت ابرنقاط به فضای دو بعدی، برازش مدل­های هندسی پایه به نقاط و تعیین موقعیت نقاط مبنا در فضای دوبعدی و سپس گسترش آنها به فضای سه بعدی می­باشد. جهت ارزیابی روش پیشنهادی، ابعاد المان­های سازه­ای موجود در پلان­های طراحی پل با ابعاد الما­ن­ها در مدل سه بعدی مقایسه می­شوند. علیرغم وجود چالش­های بسیار در مدلسازی، نتایج حاصله در این تحقیق، حاکی از دقت و توانایی بالای الگوریتم پیشنهادی در مدلسازی سه بعدی پل­ها با هندسه و طراحی­های مختلف می­باشد، به طوری که برای داده­های مطالعاتی، متوسط خطای میانگین و انحراف معیار برابر 03/0 و  01/0 متر است.
واژه‌های کلیدی: فتوگرامتری، مدلسازی سه بعدی، پل، الگوریتم نگاشت مبنا، ابرنقاط پهپاد
متن کامل [PDF 1896 kb]   (182 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: فتوگرامتری
دریافت: 1399/9/29 | پذیرش: 1400/1/30 | انتشار: 1400/1/31
فهرست منابع
1. [1] M. Gholami, A. R. M. Sam, and J. M. Yatim, "Assessment of Bridge Management System in Iran", 2nd International Conference on Rehabilitation and Maintenance in Civil Engineering, Indonesia, 2012.
2. [2] A. Nyaruhuma, M. Gerke, G. Vosselman, and E. Mtalo, "Verification of 2D building outlines using oblique airborne images", ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 71, pp. 62-75, 2012. [DOI:10.1016/j.isprsjprs.2012.04.007]
3. [3] A. Turlapaty, B. Gokaraju, Q. Du, N. Younan, and J. Aanstoos, "A Hybrid Approach for Building Extraction from Spaceborne Multi-Angular Optical Imagery", Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, Vol. 5, pp. 89-100, 2012. [DOI:10.1109/JSTARS.2011.2179792]
4. [4] Ch. Torresan, A. Berton, F. Carotenuto, S. F. Di. Gennaro, B. Gioli, A. Matese, F. Miglietta, C. Vagnoli, A. Zaldei, and L. Wallace, "Forestry applications of UAVs in Europe: a review", International Journal of Remote Sensing, Vol. 38, pp. 2427-2447, 2016. [DOI:10.1080/01431161.2016.1252477]
5. [5] W. Gruszczyński, W. Matwij, and P. Ćwiąkała, "Comparison of low-altitude UAV photogrammetry with terrestrial laser scanning as data-source methods for terrain covered in low vegetation", ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 126, pp. 168-179, 2017. [DOI:10.1016/j.isprsjprs.2017.02.015]
6. [6] Sh. Sahebdivani, H. Arefi, and M. Maboudi, "Rail Track Detection and Projection-Based 3D Modeling from UAV Point Cloud", Sensors, Vol. 20, 2020. [DOI:10.3390/s20185220]
7. [7] Lu. Deng, Wei. Wang, and Yang. Yu, "State-of-The-Art Review on the Causes and Mechanisms of Bridge Collapse", Journal of Performance of Constructed Facilities, Vol. 30, 2016. [DOI:10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000731]
8. [8] P. Cosmin, B. Täljsten, T. Blanksvärd, and L. Elfgren, "3D reconstruction of existing concrete bridges using optical methods", journal of Structure and Infrastructure Engineering, pp. 912-924, 2019. [DOI:10.1080/15732479.2019.1594315]
9. [9] M. Pepe, D. Costantino, N. Crocetto, and A. R. Garofalo, "3D Modeling of Roman Bridge by The Integration of Terrestrial and UAV Photogrammetric Survey for Structural Analysis Purpose", International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. XLII-2/W17, pp. 249-255, 2019. [DOI:10.5194/isprs-archives-XLII-2-W17-249-2019]
10. [10] S. Chen, L. Truong-Hong, D. Laefer, and E. Mangina, "Automated Bridge Deck Evaluation through UAV Derived Point Cloud", 2018 Civil Engineering Research Conference, Ireland, 2018.
11. [11] P. Yue, Y. Dong, D. Wang, A. Chen, and Z. Ye, "Three-Dimensional Reconstruction of Structural Surface Model of Heritage Bridges Using UAV-Based Photogrammetric Point Clouds", journal of Remote Sensing, 2019.
12. [12] R. Lu, L. Brilakis, and C. R. Middleton, "Detection of Structural Components in Point Clouds of Existing RC Bridges", Journal of Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, Vol. 34, pp. 191-212, 2019. [DOI:10.1111/mice.12407]
13. [13] C. Ye, S. Acikgoz, S. Pendrigh, E. Riley, and M. J. DeJong, "Mapping deformations and inferring movements of masonry arch bridges using point cloud data", journal of Engineering Structures, Vol. 173, pp. 530-545, 2018. [DOI:10.1016/j.engstruct.2018.06.094]
14. [14] Y. Yan, B. Guldur, and J. F. Hajjar, "Automated Structural Modelling of Bridges from Laser Scanning", Structures Congress, Colorado, 2017. [DOI:10.1061/9780784480403.039]
15. [15] A. Sánchez Rodríguez, S. Esser, J. Abualdenien, A. Borrmann, and B. Riveiro, "From point cloud to IFC: A masonry arch bridge case study", 27th international workshop on intelligent computing in engineering Conference, Berlin, 2020.
16. [16] J. C. Dunn, "A Fuzzy Relative of the ISODATA Process and Its Use in detecting Compact Well-Separated Clusters", Journal of Cybernetics, Vol. 3, pp. 32-57, 1973. [DOI:10.1080/01969727308546046]
17. [17] J. C. Bezdek, Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms. Utah State: publication of Springer, 1981. [DOI:10.1007/978-1-4757-0450-1]
18. [18] J. Zhuang, X. Liu and X. Hou, "The Fuzzy Clustering Algorithm Based on Weighted Distance Measures for Point Cloud Segmentation", 2008 Second International Symposium on Intelligent Information Technology Application, Shanghai, 2008. [DOI:10.1109/IITA.2008.297]
19. [19] J. Zhao, D. Li, and Y. Wang, "Ancient Architecture Point Cloud Data Segmentation Based on Modified Fuzzy C-Means Clustering Algorithm", International Conference on Earth Observation Data Processing and Analysis, Wuhan, 2008. [DOI:10.1117/12.815420]
20. [20] H. Amini Amirkolaee, and H. Arefi, "3D Semantic Labeling using Region Growing Segmentation Based on Structural and Geometric Attributes", JGST, Vol. 7(2), pp. 1-16, 2017.
21. [21] T. Rabbani, F. Van Den Heuvel, and G. Vosselmann, "Segmentation of point clouds using smoothness constraint", International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol. 36(5), 2006.
22. [22] A. Jagannathan, and E. L. Miller, "Three-dimensional surface mesh segmentation using curvedness-based region growing approach", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 29(12), pp. 2195-2204, 2007. [DOI:10.1109/TPAMI.2007.1125]
ارسال پیام به نویسنده مسئول



XML   English Abstract   Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Mehranfar M, Arefi H, Alidoost F. Bridge Modeling using Segmentation of Point Cloud Captured from Photogrammetric UAV. jgit. 2021; 8 (4) :103-127
URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-810-fa.html

مهران فر منصور، عارفی حسین، علی دوست فاطمه. مدلسازی پل ها با استفاده از قطعه بندی ابر نقاط حاصل از پهپاد فتوگرامتری. مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. 1399; 8 (4) :103-127

URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-810-fa.html



دوره 8، شماره 4 - ( 12-1399 ) برگشت به فهرست نسخه ها
نشریه علمی-پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی Engineering Journal of Geospatial Information Technology
Persian site map - English site map - Created in 0.04 seconds with 28 queries by YEKTAWEB 4319