Original paper
Feasibility of Facade Footprint Extraction from Mobile Laser Scanning Data
[Möglichkeiten der Extraktion von Fassadengrundlinien aus mobilen Laserscannerdaten]
Rutzinger, Martin; Höfle, Bernhard; Oude Elberink, Sander; Vosselman, George
Photogrammetrie - Fernerkundung - Geoinformation Jahrgang 2011 Heft 3 (2011), p. 97 - 107
published: Jun 1, 2011
DOI: 10.1127/1432-8364/2011/0075
ArtNo. ESP172201103001, Price: 29.00 €
Abstract
Terrestrial laser scanning provides valuable information for building outlining, facade detection and building reconstruction. Especially mobile laser scanning (MLS) is considered as well suited to collect 3D point clouds from building facades along road corridors for large areas. However, the completeness of facade representation in MLS has to be investigated in order to be able to draw conclusions about the usability of this kind of data sets for further applications such as building facade modelling. We investigate the detection rates of a fully automatic point cloud processing method for extracting building facades from MLS. The point cloud is segmented into planar regions, from which vertical structures are extracted. The detection rate is assessed by comparing the detected facade footprints with visible building outlines extracted from a digital cadastre map. The completeness of the extraction is investigated regarding the facade structure, length and the distance of the facades to the vehicle trajectory. It was found that the representation of facades extracted from MLS and the cadastral map might differ if very short facade parts (< 2 m) representing jutties are present on the ground level floor. This leads to an underestimation of completeness. Moreover, it can be shown that there is a direct relationship between further characteristics, e.g. that long facades and facades near to the vehicle are more likely to be detected than others. Facades with a length between 10 m and 20 m reach a completeness of 74%. Most facades are found in a distance of 10-20 m from the vehicle where the completeness ranges from 71% to 50%. The low completeness can be explained by occlusions from moving objects and vegetation, the facade structure, orientation and its complexity. The comparison with digital cadastral data shows that MLS is not that well suited for the detection of building facades as one might expect.
Kurzfassung
Terrestrisches Laserscanning liefert wertvolle Informationen für die Abgrenzung und Detektion von Gebäuden und Fassaden. Insbesondere Mobiles Laserscanning (MLS) eignet sich zur groß ächigen Erfassung von 3D Punktwolken von Gebäudefassaden entlang von Straßenzügen. Es bedarf jedoch der Untersuchung der Vollständigkeit der Fassadenrepräsentation in MLS-Daten, um Aussagenüber die Verwendbarkeit dieser Art von Datensätzen in Anwendungen wie zum Beispiel Gebäudefassadenmodellierung treffen zu können. Wir untersuchen die Detektionsraten einer vollautomatischen Punktwolkenprozessierungsmethode für die Extraktion von Gebäudefassaden aus MLS-Daten. Die Punktwolke wird in ebene Einheiten segmentiert, von denen alle vertikalen Strukturen extrahiert werden. Die Detektionsraten werden analysiert, indem die detektierten Fassaden mit sichtbaren Gebäudeumrissen, die von einer digitalen Katastralmappe extrahiert wurden, verglichen werden. Die Vollständigkeit der Extraktionsmethode wird betreffend der Fassadenstruktur, Länge und Distanz zwischen Fassade und MLS-Fahrzeug untersucht. Fassaden unterscheiden sich in beiden Datensätzen vor allem dann, wenn sehr kurze (< 2 m) Fassadenteile vorhanden sind, die zum Beispiel Erker repräsentieren. Dies führt zu einer Unterschätzung der Vollständigkeit. Darüber hinaus kann gezeigt werden, dass ein direkter Zusammenhang zwischen weiteren Charakteristiken besteht. Insbesondere lange Fassaden und Fassaden nahe dem MLS-Fahrzeug erreichen höhere Vollständigkeiten als kurze und weiter entfernte. Fassaden mit einer Länge zwischen 10 m und 20 m erreichen eine Vollständigkeit von 74%. Die meisten Fassaden werden in einer Distanz von 10-20 m zum MLS-Fahrzeug mit einer Vollständigkeit von 71% bis 50% detektiert. Die geringe Vollständigkeit kann durch Abschattungseffekte von bewegten Objekten, Vegetation und durch die Fassadenstruktur, ausrichtung und ihrer Komplexität erklärt werden. Der Vergleich mit der digitalen Katastralmappe zeigt, dass MLS nicht in jenem Ausmaß für die Detektion von Gebäudefassaden geeignet ist, als man in einem ersten Blick erwarten würde
Keywords
mobile laser scanning • 3d point cloud processing • segmentation • facade extraction • accuracy