فرزانه عقیقی

مجموعه داده های ابر نقاط لیدار و مدل های سه بعدی ( 3-D ) در استخراج عوارض شهری، مدیریت جنگل داری، شهری و گردشگری، رباتیک، تولید بازی های رایانه ای و موارد دیگر کاربرد گسترده ای دارد. از سویی، وجود نقاط پرت در ابر نقاط لیدار اجتناب ناپذیر است؛ بنابراین تشخیص نقاط پرت و حذف آن از ابر نقاط لیدار به منزله گامی ضروری در پردازش ابر نقاط لیدار شناخته شده است. طی دهه های گذشته، چندین تکنیک تشخیص نقاط پرت در منابع این موضوع معرفی شده است اما بیشتر آنها از نظر زمانی هزینه برند و به نیروی متخصص انسانی نیاز دارند. به منظور کاهش این محدودیت ها، این مقاله رویکرد خودکار جدیدی برای تشخیص نقاط پرت، با استفاده از تکنیک میدان تصادفی شرطی برپایه ماشین بردار پشتیبان ( SVM-CRF ) و روش نمودار جعبه ای، معرفی کرده است. رویکرد نمودار جعبه ای بردار انرژی خروجی SVM-CRF را برای تشخیص نقاط پرت تجزیه و تحلیل می کند. این روش به کمک مجموعه داده محک ISPRS که برای مجموعه داده وهینگن، با هدف طبقه بندی سه بعدی و بازسازی سه بعدی ساختمان ایجاد شده بود، ارزیابی شد. به منظور ارزیابی این روش، ابتدا نقاط پرتی به صورت دستی به مجموعه داده افزوده شد؛ با این تمرکز که این نقاط جزء نقاط پرت چسبیده به اشیا باشند. سپس مراحل تحقیق برای ارزیابی توانایی روش پیشنهادی در تشخیص نقاط پرت انجام شد. نتایج این تحقیق عملکرد مدل پیشنهادی را با دقت کلی 62% نشان داد. اگرچه الگوریتم RANSAC عملکردی بهتر از مدل پیشنهادی دارد، تکنیک زمان بر و پرهزینه تری در مقایسه با تکنیک تشخیص نقاط پرت پیشنهادی است.

امروزه در زمینة مدیریت شهری، رباتیک، تولید بازی های رایانه ای و مانند آن، از ابرنقاط لیدار در استخراج عوارض شهری و سه بعدی سازی استفادة گسترده ای می شود. خوشه بندی و طبقه بندی نقاط ابری لیدار یکی از گام های اصلی برای رسیدن به مدلی سه بعدی به شمار می رود؛ بنابراین، یکی از اهداف این تحقیق را می توان ارزیابی کارآیی روش های طبقه بندی K اٌمین همسایگی نزدیک (KNN)، درخت تصمیم (DT)، بیز ساده (Naïve Bayes)، شبکة عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و میدان تصادفی مارکوف (MRF) در طبقه بندی مجموعه دادة لیدار و تصاویر هوایی در محیط پیچیده شهری برشمرد. بدین منظور، داده هایی که ISPRS از شهر فایهینگن کشور آلمان فراهم آورده، به کار رفته است. سپس همة ویژگی های هندسی، مقادیر شدت ثبت شده از سوی لیدار، تصاویر هوایی و نیز ویژگی های استخراج شدة مبتنی بر مقادیر ویژه را استخراج و به منظور تشخیص پنج کلاس اشیای شهری شامل سطوح نفوذناپذیر، ساختمان، گیاهان کم ارتفاع، درخت و اتومبیل به کار برده است. برای محاسبة مقادیر ویژه به کمک توزیع محلی نقاط، در این مقاله، یک ساختار مکعبی جدید معرفی شده است که در تحقیقات گذشته دیده نشده بود. نتایج نهایی تکنیک های طبقه بندی به کاررفته در این تحقیق با استفاده از نقشه های رفرنس ISPRS ارزیابی شدند. نتایج ارزیابی این تحقیق نشان می دهد که مدل MRF با دقت کلی 88.08% و ضریب کاپای 0.83 کارآتر از دیگر طبقه بندی هاست. همچنین، ساختار مکعبی پیشنهادی را می توان، به خوبی ساختارهای کروی و استوانه ای، در استخراج ویژگی های مبتنی بر مقادیر ویژه به کار برد.