LPS eATEのご紹介 - Hexagon ERDAS, Inc. A Hexagon Company ... IMAGINE Stereo Analyst For ArcGIS (Enhanced Automatic Terrain Extraction) eATE © ERDAS, Inc. ... 植生地のNDVI

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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

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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…


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



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


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


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


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


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


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


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


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


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



• 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



• 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


レポーティング機能にも対応



eTE/ATE

比較サンプル


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


モザイク画像


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


ATE/eATE 出力ファイル比較

ATE作成 eATE作成


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


モザイク画像


鳥瞰図


出力結果

ローデータ陰影図

3次元表示


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


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）


ご参考： eATE各種設定


eATE 起動画面

LPS起動=>Process=>DTM Extraction=>eATE


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。


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


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


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


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


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


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。


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。


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。


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


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/


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)


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


Condor Clusterのサンプル構成

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