Samanaikaisesti paikantavan ja kartoittavan mobiililaserkeilausjärjestelmän pistepilven laatu
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Degree programme
Language
fi
Pages
76
Series
Abstract
Samanaikaiseen kartoitus- ja paikannusmenetelmään eli SLAM-menetelmään perustuvat mobiililaserkeilaimet ovat nousseet maalaserkeilaimien haastajiksi erityisesti rakennusten sisätilojen kartoittamisessa. Mobiililaserkeilainten suosiota selittää niiden halpa hinta sekä niillä pistepilven kartoittamiseen kuluva lyhempi aika, kun kartoitusta verrataan maalaserkeilaimiin. Maanmittaustarkoituksessa tehtyihin pistepilven mittauksiin vaaditaan tyypillisesti alle yhden senttimetrin tarkkuutta. Jotta mobiililaserkeilaimia voidaan käyttää maalaserkeilainten korvaajina, täytyy niillä mitattujen pistepilvien tarkkuus ja laatu todeta. Tässä työssä tarkastellaan erityisesti SLAM-menetelmään perustuvien mobiililaserkeilainten pistepilvien tarkkuuteen ja laatuun vaikuttavia tekijöitä. Työn teoriaosuudessa esitetään laserkeilaimen toimintaperiaatteet sekä maa- ja mobiililaserkeilainsysteemien toimintaperiaatteet ja käyttö. SLAM-menetelmä ja sen käyttö mobiililaserkeilaimissa esitetään. Nämä aiheet käsitellään ottamalla huomioon, kuinka ne vaikuttavat mitattavan pistepilven tarkkuuteen ja laatuun. Työn kokeellisessa osuudessa tutkitaan Navviksen M6 ja Navviksn VLX teollisilla mobiililaserkeilaimilla mitattuja pistepilviä sekä Iphone 12 Pro Max:n lidar-sensorilla mitattua pistepilveä. Kyseisiä pistepilviä verrataan neljällä eri menetelmällä Leican RTC360 maalaserkeilaimella mitattuun pistepilveen eli referenssipistepilveen. Kokeellisen osuuden tavoitteena oli selvittää kuinka paljon ja miten kyseisillä mobiililaserkeilaimilla mitatut pistepilvet eroavat maalaserkeilaimella mitatusta pistepilvestä. Navviksen pistepilvissä ei havaittu merkittävää SLAM-menetelmän aiheuttamaa virhettä. M6:n pistepilven pisteiden etäisyys referenssipistepilven pisteistä oli keskimäärin 8,17 millimetriä, ja VLX:n tapauksessa keskimäärin 12,55 millimetriä. Iphonen pistepilvi taas oli SLAM:n seurauksena vääristynyt, ja se poikkesi paikoitellen yli 2 metriä referenssipistepilvestä. Navviksen pistepilvet erosivat referenssistä kulmikkaissa muodoissa, joissa kulmat olivat pyöristyneet. Navviksen pistepilvet olivat myös kohinaisempia kuin referenssipistepilvi, joista VLX:llä mitattu pistepilvi oli kohinaisempi kuin M6:lla mitattu. Epätasaisen mustan seinän paksuus oli referenssipistepilvessä noin 11 millimetriä, M6:n pistepilvessä suurimmillaan 20 millimetriä ja VLX:n pistepilvessä suurimmillaan noin 40 millimetriä. Iphonen pistepilven yksityiskohdat olivat vääristyneet kaikkialta paitsi lattiasta, jossa pistepilvi kuvautui referenssin kaltaisesti.Simultaneous localization and mapping or SLAM based mobile laser scanners (MLS) are challenging traditional terrestrial laser scanners (TLS) especially in indoor mapping. The popularity of mobile laser scanners is explained by their competitive price and efficient mapping time compared to terrestrial laser scanners. Less than one centimeter accuracy is often required for mapping done for surveying purposes. If one wants to use mobile laser scanners as a replacement for terrestrial laser scanners the accuracy and quality of the point cloud measured by mobile laser scanners has to be examined. In this work we evaluate the factors which affect the accuracy and quality of point clouds mesaured by SLAM based mobile laser scanners. In the theoretical part we present the operational principles of laser scanners, terrestrial laser scanner and mobile laser scanner systems. We also present the theory behind SLAM and how it is used in mobile laser scanning. These topics are considered taking the quality of the point cloud into account. In the experimental part we investigate the point clouds of two industrial mobile laser scanners, Navvis M6 and Navvis VLX and a point cloud measured with the lidar sensor build into the Iphone 12 Pro Max. These point clouds are compared to a reference point cloud measured with a terrestrial laser scanner, Leica RTC360, using four different methods. The goal of the experimental part is to find out how and how much do these mobile laser scanner point clouds differ from a point cloud measured with a terrestrial laser scanner. In the point clouds measured with M6 and VLX no significant error caused by the SLAM was detected. The distance between points measured with M6 and the reference point cloud was on average 8,17 millimeters and between VLX and reference on average 12,55 millimeters. In the other hand, the point cloud measured with the Iphone was deformed most likely due to the SLAM method. The point clouds measured with Navvis mobile laser scanners differed from the reference point cloud especially in angular shapes where the angles were described as round. These point clouds had also much more noise than the reference point cloud, and from the two, the point cloud measured with VLX had more noise than the M6 point cloud. The thickness of an uneven and dark wall was about 11 millimeters in the reference point cloud, up to 20 millimeters in the M6 point cloud and up to 40 millimeters in the VLX point cloud. The details of the Iphone’s point cloud were deformed in almost everywhere except in the floor where it was described similar to the reference.Description
Supervisor
Vaaja, MattiThesis advisor
Keitaanniemi, AinoRosnell, Tomi