An Active Learning Method for DEM Extraction From Airborne LiDAR Point Clouds
Creators
- 1. East China University of Technology
- 2. Nanjing University of Information Science and Technology
- 3. University of Mines and Technology
- 4. China University of Geosciences
Description
Airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) is a popular active remote sensing technology that has been developing very rapidly in recent years. To solve the problems of low filtering accuracy of airborne LiDAR point clouds in complex terrain environments and avoiding too much human intervention, this paper proposes a point cloud filtering method based on active learning. In the proposed method, the initial training samples are acquired and marked automatically by multi-scale morphological operations. In so doing, no training samples are selected and labeled manually, i.e., the training samples are added gradually according to the oracle used in active learning. In this paper, the oracle is set to a sigmoid function of residuals from the points to the fitted surface. Subsequently, the training model is revised progressively using the updated training samples. Finally, the classification results are further optimized by a slope-based method. Three datasets with different filtering challenges provided by the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS) were used to test the proposed method. Comparing with the other ten famous filtering methods, the proposed method can achieve the smallest average total error (5.51%). Thus, it can be concluded that the proposed method performs very well toward different terrain environments.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تقنية الكشف عن الضوء وتحديد المدى المحمولة جواً (ليدار) هي تقنية استشعار عن بعد نشطة شائعة تطورت بسرعة كبيرة في السنوات الأخيرة. لحل مشاكل انخفاض دقة تصفية السحب النقطية ليدار المحمولة جواً في بيئات التضاريس المعقدة وتجنب الكثير من التدخل البشري، تقترح هذه الورقة طريقة تصفية السحابة النقطية بناءً على التعلم النشط. في الطريقة المقترحة، يتم الحصول على عينات التدريب الأولية وتمييزها تلقائيًا من خلال عمليات مورفولوجية متعددة المقاييس. عند القيام بذلك، لا يتم اختيار عينات التدريب وتصنيفها يدويًا، أي تتم إضافة عينات التدريب تدريجيًا وفقًا لأوراكل المستخدمة في التعلم النشط. في هذه الورقة، يتم تعيين أوراكل على وظيفة سينية من البقايا من النقاط إلى السطح المجهز. بعد ذلك، يتم مراجعة نموذج التدريب تدريجياً باستخدام عينات التدريب المحدثة. وأخيرًا، يتم تحسين نتائج التصنيف بطريقة قائمة على المنحدر. تم استخدام ثلاث مجموعات بيانات ذات تحديات تصفية مختلفة قدمتها الجمعية الدولية للمسح التصويري والاستشعار عن بعد (ISPRS) لاختبار الطريقة المقترحة. بالمقارنة مع طرق التصفية العشرة الشهيرة الأخرى، يمكن للطريقة المقترحة تحقيق أصغر متوسط للخطأ الكلي (5.51 ٪). وبالتالي، يمكن استنتاج أن الطريقة المقترحة تعمل بشكل جيد للغاية تجاه بيئات التضاريس المختلفة.Translated Description (French)
Airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) est une technologie de télédétection active populaire qui s'est développée très rapidement ces dernières années. Pour résoudre les problèmes de faible précision de filtrage des nuages de points LiDAR aéroportés dans des environnements de terrain complexes et éviter trop d'intervention humaine, cet article propose une méthode de filtrage des nuages de points basée sur l'apprentissage actif. Dans la méthode proposée, les échantillons d'entraînement initiaux sont acquis et marqués automatiquement par des opérations morphologiques multi-échelles. Ce faisant, aucun échantillon d'entraînement n'est sélectionné et étiqueté manuellement, c'est-à-dire que les échantillons d'entraînement sont ajoutés progressivement en fonction de l'oracle utilisé dans l'apprentissage actif. Dans cet article, l'oracle est réglé sur une fonction sigmoïde des résidus des points à la surface ajustée. Par la suite, le modèle de formation est révisé progressivement à l'aide des échantillons de formation mis à jour. Enfin, les résultats de la classification sont optimisés par une méthode basée sur la pente. Trois ensembles de données présentant différents défis de filtrage fournis par la Société internationale de photogrammétrie et de télédétection (ISPRS) ont été utilisés pour tester la méthode proposée. En comparaison avec les dix autres méthodes de filtrage célèbres, la méthode proposée peut atteindre la plus petite erreur totale moyenne (5,51%). Ainsi, on peut conclure que le procédé proposé fonctionne très bien vers différents environnements de terrain.Translated Description (Spanish)
Airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) es una popular tecnología de teledetección activa que se ha desarrollado muy rápidamente en los últimos años. Para resolver los problemas de baja precisión de filtrado de las nubes de puntos LiDAR en el aire en entornos de terreno complejo y evitar demasiada intervención humana, este documento propone un método de filtrado de nubes de puntos basado en el aprendizaje activo. En el método propuesto, las muestras de entrenamiento inicial se adquieren y se marcan automáticamente mediante operaciones morfológicas multiescala. Al hacerlo, no se seleccionan ni etiquetan manualmente muestras de entrenamiento, es decir, las muestras de entrenamiento se añaden gradualmente de acuerdo con el oráculo utilizado en el aprendizaje activo. En este documento, el oráculo se establece en una función sigmoidea de residuos desde los puntos hasta la superficie ajustada. Posteriormente, el modelo de formación se revisa progresivamente utilizando las muestras de formación actualizadas. Finalmente, los resultados de la clasificación se optimizan aún más mediante un método basado en la pendiente. Se utilizaron tres conjuntos de datos con diferentes desafíos de filtrado proporcionados por la Sociedad Internacional de Fotogrametría y Teledetección (ISPRS) para probar el método propuesto. En comparación con los otros diez métodos de filtrado famosos, el método propuesto puede lograr el error total promedio más pequeño (5.51%). Por lo tanto, se puede concluir que el método propuesto funciona muy bien en diferentes entornos del terreno.Files
08754716.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:3114498cdc8c93f60a99bf21302b82d1
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- طريقة تعلم نشطة لاستخراج DEM من غيوم نقطة ليدار المحمولة جواً
- Translated title (French)
- Une méthode d'apprentissage actif pour l'extraction DEM à partir de nuages de points LiDAR aéroportés
- Translated title (Spanish)
- Un método de aprendizaje activo para la extracción DEM de nubes de puntos LiDAR aerotransportadas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2953484502
- DOI
- 10.1109/access.2019.2926497
References
- https://openalex.org/W1953583989
- https://openalex.org/W1968019867
- https://openalex.org/W1968116795
- https://openalex.org/W1974696470
- https://openalex.org/W1984464677
- https://openalex.org/W1994699846
- https://openalex.org/W2009214675
- https://openalex.org/W2014091167
- https://openalex.org/W2016102955
- https://openalex.org/W2016489947
- https://openalex.org/W2024668293
- https://openalex.org/W2027781877
- https://openalex.org/W2034546021
- https://openalex.org/W2035553864
- https://openalex.org/W2040861824
- https://openalex.org/W2056769281
- https://openalex.org/W2064577520
- https://openalex.org/W2065438578
- https://openalex.org/W2091168295
- https://openalex.org/W2127015718
- https://openalex.org/W2135873867
- https://openalex.org/W2146257505
- https://openalex.org/W2224722989
- https://openalex.org/W2229319020
- https://openalex.org/W2313041257
- https://openalex.org/W2322716129
- https://openalex.org/W2336835984
- https://openalex.org/W2344888645
- https://openalex.org/W2353999256
- https://openalex.org/W2410126783
- https://openalex.org/W2436494909
- https://openalex.org/W2515344238
- https://openalex.org/W2572696731
- https://openalex.org/W2765587322
- https://openalex.org/W2770086525
- https://openalex.org/W2793792141
- https://openalex.org/W2807307697
- https://openalex.org/W2884197231
- https://openalex.org/W2890559109
- https://openalex.org/W2899099629
- https://openalex.org/W2900119277
- https://openalex.org/W2910514735
- https://openalex.org/W2911720501
- https://openalex.org/W48960425
- https://openalex.org/W54516136
- https://openalex.org/W84227776