© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved
画像からの点群データ抽出:LPS eATEのご紹介
2010年7月ライカジオシステムズ株式会社
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 2
はじめに
• 高密度な地形データの需要は近年益々増加する傾向
• LIDARデータは高密度な点群データである しかしローデータでは
多目的な使用に向いていない(編集・加工が必要)
• ワークステーションの計算能力は向上しデータ容量や保存スペースも増加
• ワークステーションを使った先進的アルゴリズムの集中処理実行が 主流
• 画像はほとんどが、エアボーンセンサー等のマッピング用機材で収集され、高解像度衛星画像の利用も、一般的になっている
これらを有効活用するには…
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 3
LPS enhanced Automatic Terrain Extraction!
eATE はより迅速な処理実現のため、既存のIT基盤を活かしつつ、空中写真/衛星画像から、精確な高密度地形データの自動抽出が可能
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 4
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 5
eATE: LPSの新しいアドオンモジュール
Core
TerrainEditor(TE)
Stereo
ORIMA
(AutomaticTerrain
Extraction)
ATE
*ClassicATE
PRO600
ImageEqualizer
StereoAnalystFor
IMAGINE
StereoAnalystFor
ArcGIS
(EnhancedAutomaticTerrain
Extraction)
eATE
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 6
効率化なユーザインターフェースeATEコントローラが、処理用の小区域を自動的に生成、管理、結
合を実行
時間の節約が可能
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 7
先進的な処理
ピクセルごとのマッチング• 全ピクセル毎のマッチング、及びその周囲のマッチングの有効活用
• 高密度データに起因した精度改善
• 処理速度優先のため、任意にピクセル密度を減らした処理が可能
3方向によるマッチング• それにより、精度が向上、ブランダーの減少にも効果
• 2方向での処理も可能
複数バンド画像の利用• それぞれの領域の最適なバンドを自動検出
• 高信頼性のために最適なラジオメトリック信号を利用
ブランダー(不具合)検知機能• PCA, Optical Flowや他の手法によって提供
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 8
先進的な処理
セグメント分け – 先進アルゴリズムのエッジ制限処理
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 9
先進的な処理
分類化
・識別のために処理中の点群の分類化が可能
・出力ファイル生成中あるいは生成後の除去処理のため点群の分類が可能
編集時間の節約
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 10
様々な設定に対応• 多数のセンサーをサポート
• バラエティに富んだラジオメトリック補正、地理的補正、縮尺、土地被覆、等についての最適なパラメータ設定及び保存
• 地表面の管理や点密度を高密度化するためのシード・データの活用が可能
価値の最大化
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 11
IT資産の活用
• 複数端末で分散ネットワーク処理を実現するCondorを利用可能
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 12
IT資産の活用• 単一マシンでのマルチコア/マルチCPUを生かした並列バッチ処理
最小限の投資で最大限のパフォーマンスを提供
4
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 13
同時に複数ファイルの出力が可能
• TIN, Grid, LASファイルを同時出力し、必要に応じてThin(間引き),Tile(タイル化)及びスムージングが可能
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 14
同時に複数ファイルの出力が可能
• 地表面(DTM)を出力するため、分類に基づいて点データを
除去
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 15
同時に複数ファイルの出力が可能
• リアルな3次元モデル作成のためのRGB画像ピクセルを標高値をLASデータでエンコード
後処理の合理化
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 16
レポーティング機能にも対応
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 16
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 17
eTE/ATE
比較サンプル
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 18
都市部でのデモ
使用データ: 北海道札幌地区 2008年6月 RC-30にて撮影
GSD(地上解像度):25cm
撮影高度 約1900m
4ペア
使用端末 : Dell Precision 690
2 x 3GHz Quad core Xeon,
3GB メモリ
Windows XP 32ビット SP3
使用ソフトウェア:
LPS 10.1 Core/ATE
LPS 10.1 Core/eATE を使用
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 19
モザイク画像
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 20
ATEで作成
作業時間:約1時間半
eATEで作成
作業時間:約8時間
ATE/eATE 出力ファイル比較
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 21
ATE/eATE 出力ファイル比較
ATE作成 eATE作成
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 22
山間部でのデモ
使用データ: 北海道大雪地区 2009年9月 RC-30にて撮影
地上解像度 25cm 撮影高度 約1900m
7ペア
使用端末 : Dell Precision 690
2 x 3GHz Quad core Xeon,
3GB メモリ
Windows XP 32ビット SP3
使用ソフトウェア:
LPS 10.1 Core/eATE
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 23
モザイク画像
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 24
鳥瞰図
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 25
出力結果
ローデータ 陰影図
3次元表示
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 26
FAQ
• 当面eATEはATEと併売を継続
• 現在ATE保守契約ユーザは、eATEに有償でアップグレード
可能
• eATEはLPS10.1以降で対応
• eATEインストーラはIMAGINE/LPS/ER Mapper10.1
用インストーラに含まれる
• 当面はインストールメディアによる提供ではなく、インストーラのダウンロード提供、次期バージョンではインストールメディアによる提供を予定
• ライセンス
• eATEライセンスには、eATE Manager 及び4 engine (cores) が含まれる
• 1 engineで1バッチ処理が可能、1バッチ処理に対しては、単一コアCPUあるいは複数のコアCPUどちらでも割り当て可能
• 処理能力拡張のため、追加ライセンス同時購入の場合、数量割引が適用
• eATE Managerの動作にはLPS Coreのライセンスが必要
• フローティングタイプのライセンスのみ提供
• ライセンスボローイングは未対応
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 27
FAQ
Classic ATE(従来のATE)
•抽出速度が速く、かつ粗いDEMで
も問題ない場合のみ推奨
•LPS 2012まではサポート提供
予定(但し、機能拡張予定なし)
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 28
ご参考: eATE各種設定
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 29
eATE 起動画面
LPS起動=>Process=>DTM Extraction=>eATE
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 30
Strategy Manager
ライブラリのストラテジーは、どんなプロジェクトにも利用可能。
ピクセル相関方法
NCC : 2つのイメージの2ポイントの類
似性の統計計測
SSD : NCCより処理早く、品質は劣る
左右のイメージの間で相関係数を計算するために使われるエリアのサイズ
ピラミッドのレベルごとに使用する相関係数を定義。Coefficient Startがブロッ
クファイルで最も高いピラミッドのレベルのために使用。
そして、各々の以降のピラミッドレベルでは、係数はCoefficient Endを使う最後
のピラミッドまで等しく増加します。
相関していなかった点を挿入。これらの補完された点はファイルに書かれて、それから、次の-ピラミッド-層相関を関係づけるのに用いられます。改変された地形点は、出力DTMに出力しません。
相関のために考慮する点の数 - 螺旋検索は、最も
近い点を決定。
相関のための最大検索サイズ
冗長データの除去方法の選択
平面近似の標準偏差を決定するための許容範囲(メーターまたはフィート)。(デフォルト= 3)
最小二乗法リファインメントを適用するピラミッドのレベル。LSQリファインメントは、利用
されたサブピクセル結果を提供するために相関をリファインするために最小二乗法を使用するアルゴリズムです。最後のピラミッドレベルに用いられているとき、それはマッチされた光線の正確な方向を提供します。
エッジの制限についての設定
不具合チェック、そして、マッチングプロセスの冗長性の欠如を補償
標高データの中でスパイクを探して、有効な標高データの点を囲み、比較してあまりに極端な変化であると考えられる点を削除します。
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 31
Output Settnig
マージするファイルのためにセルサイズ(地面スペースで)の出力設定。Process Engineセッティングに関してImage Spaceフィールドをチ
ェックしない場合だけ、適用
最小高~最大高の値は、eATE結果を制限
したものです。この範囲の外のすべての値は、出力から除外されます。これらの値の変更は可能です。
一つのイメージペアに分散処理を利用したいならば、イメージ域を再分割して、より多くのイメージ共通部分域をつくることによって複数の処理要素を生み出すために、これを使ってください。Generate Processing Elementsを選ぶと
き、より多くの要素は作成されます
出力領域の設定
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 32
Output Settnig
出力点群フォーマット名及びフォーマット種類の設定
(間引きやフィルタリング、分類等適用しない、オリジナルファイル)
1ファイルあたりの最大出力点数の設定
出力ラスターフォーマット名及びフォーマット種類の設定
セルサイズの設定
表面を線形にするか、より自然な非線形とするか
出力ノングリッドフォーマット名及びフォーマット種類の設定
1ファイルあたりの最大出力点数の設定
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 33
Output Settnig
出力データを分割するかしないかの設定
・均等に分割するか
・ブロックサイズを設定し、その単位で分割するか
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 34
Output Settnig
平坦地の間引きするかしないかの設定
出力データの間引きするかしないかの設定
・何m単位で間引きするか
・グリッドセルの平均値を使うか/グリッドセル
で最も高品質な計測値を使うか
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 35
Output Settnig
建物や植生地の分類するかしないかの設定
傾斜度や対象地物の大きさや高さの設定
植生地のNDVI値の設定、高さの設定
分類対象地物の選択
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 36
Process Engine SettingeATEがProcessing Elementsを作成/実行に使う一般的パラメータを定義
各々のProcessing Elementは、1つの処理パラメータを含む。
AOIを定めた場合、各々のAOIはそれ自身のProcessing Elementを持つ。
デフォルトのストラテジー名称
ここで設定したピラミッドに達したとき、処理が終了。デフォルトはゼロで、すべてのピラミッドを処理。より高い数はより速くDTM
を生成するが、あまり精確でないサーフェイスモデルを生成するかもしれません。
相関関係サンプリング時に、画像スペースか地面スペースを使うべきかどうか定義。
Imageスペースをチェックしない場合、マ
ッチングを試みる基本間隔を定めるために、Output Settings Generalタブの上で
Match Densityフィールドを使用。
あらゆるピクセルを相関させるために、1を選択、ひとつおきのピクセルを相関させるために、2を選択、そして、1
の点サンプリング密度は、最も正確な表面を与えるが、より処理時間を要します。ピクセルに基づく密度(高密度)を必要としないならば、2以上のPSD
を使用。イメージ域にはそれほど表面の変化がないならば、さらにより大きなPSDを使用。
処理中に、eATEエンジンはイメージをピクセル
のブロックに分けて、別にそれらのブロックを処理します。(デフォルト= 500ピクセル)
アナログフレームセンサーだけに適合する項目:基準の指標から画像内容へマッチングに使われる最小の補正値(パーセンテージ)。
このeATEプロセスの間の分散処理スレッドの数。各
々のスレッドは、マシンで別々のコアに割り当てられます。eATE Processing Engineは、2つのスレッドのために最適化されます。スレッドを2にセットして、Batch Processするならば、マシンの4つのコアのうちの2つが同時に使われます。
クアッドコアマシンは一回のプロセスの間最高4つのスレッドを使うことができました、しかし、CPUの100%を使うことは他のプロセスの間計算能力をひどく低下します。(デフォルト= 2)。
Batch処理を使うとき、スレッド数と同時処理エレメン
トの数とのバランスをとるように注意してください。たとえば、スレッディングを2にセットするクアッドコアマシンで、2つ以上の同時プロセス(2つのプロセスx2は、1コアあたりの負荷が100%)を走らせないでくだ
さい。
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 37
Process Engine Setting
抽出するDTMファイルフォーマットをLASまたはアスキーで選択。
処理エンジンから出力ブロックに使用する点の最大数。(デフォルト=50,000,000)
RGBエンコーディング(LAS ver 1.2だけに適
合)は、イメージから各々の地形点に対して色の値を割り当てて、LiDARビューアで迅速な3D可視化を可能にします。このプロセスは
出力ファイルに詳細な情報を書き込むため、全体的な処理時間が増えます。
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 38
Process Engine Setting
マスター画像の中心ピクセルのあたりのコントラストの測定(パーセンテージ)。ローコントラストイメージ地域の点で、相関関係の設定にこれを使ってください。大きいラジオメトリックコントラストがイメージの中にあるならば、多くの良い相関している点が存在するところから、より大きな数を使ってください、良くないポイントを利用する必要はありません。
分割の用途に、どのバンドを使用するか。一般的に、RGBイメージは緑のバンド(バンド2)は、他のバンドよ
り多くのエネルギーを含んで、より多くの点を定めます。
相関処理の間、マルチバンドイメージ(デフォルト=チェ
ック)のためのマッチングを最適化するために、チェックしてください。
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 39
ご参考 その2
Condorのご紹介
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 40© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 40
What is Condor?
• eATEは単一のLPSがインストールされたデスクトップPCでも使用可能だが、Condorをインストールした複数のPCを使った環境でも実行可能
• Condorは集中計算型のジョブに特化した作業分担管理システム
• 全てバッチ処理によるシステムで以下の機能を提供
• ジョブスケジューリング
• スケジューリングポリシー
• プライオリティスキーム
• リソースモニタリング
• リソース管理
• どのようにして動作するか?
• Condorにシリアル(一連処理)もしくはパラレル(並列処理)でのJob実行を提示
• Jobキューにjobを配置
• ポリシーに基づいて、いつ、どこでJobを実行するのか選択
•処理を注意深くモニタリングし、最後にJobの完成
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 41© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 41
What is Condor?
• Condor は、University of Wisconsin-Madison Department ofComputer ScienceのCondor research projectで開発.
• The Condor software 及びドキュメントは以下URLで自由に入
手可能
http://www.cs.wisc.edu/condor.
• インストールの手順については以下URLを参照http://www.cs.wisc.edu/condor/manual/
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 42© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 42
Why Condor?
• 処理能力増大
• Condorは洗練された計算ノード群の管理に使用可能
• CondorのJobを分割し複数ノードにJobを指定可能
• Condor は各マシンに合ったJobを柔軟に割り振り、
Jobとマシンの要求内容をプリファレンスに指定可能
(指定例:このJobは最低4CoreCPUで大量のメモリを積んだマシンで実行したい 等)
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 43© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 43
Why Condor?
• ディスク破損、ディスク容量不足、他ユーザからの端末使用要求等によって、Jobを再度実行しなおすことなく、使用していない他の端末にJobを割り当てることが可能
• 他ユーザでの使用環境例を提供可能
• Jobの状況をCondorでモニタリングし、終了したらモニタリング
終了
• これまでも、有効的に使用されている 使用例:
•UW-Madisonは2000台以上のワークステーションをCondor処理用として保有
•Oracleは、3大陸に渡って、プログラム回避テスト用に4000ノード以上のCondor Pool用端末を保有
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 44© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved 44
Condor Clusterのサンプル構成
© ERDAS, Inc. A Hexagon Company. All Rights Reserved
Thank you!