OM22-應用無人載具立體像對影像進行樹木光學點雲建置與數位典藏應用初探

彭炳勳¹、楊智凱²、陳建文³、廖和順¹、蔣華蕾¹、魏浚紘^{2 *}

¹ 林業試驗所森林經營組。臺北市中正區南海路53號。

² 國立屏東科技大學森林系。屏東縣內埔鄉學府路1號。

³ 台灣無人機協會。臺北市中正區忠孝東路二段100號3樓之6。

^* 通訊作者：aw711212@gmail.com

數位典藏、數位城市、虛擬實境等方式可以達到物件之視覺傳遞與展示，展示方式由二維空間平面逐漸轉換為三維立體進行體驗，透過立體測繪（Stereometry）技術可達前述建模與物件展示之目的，透過之技術包括視差立體觀測、雷達干涉測量和雷射掃瞄測繪等，其中視差立體即藉由兩個觀測位置之差異對同一位置進行一對影像萃取，即可看見像對重疊影像部分之立體視模型。近年來因為技術精進，可透過逐像元批配（pixelwise matching）之方式來匹配整張影像中所有像元，稱之影像密匹配（dense matching），隨著無人空中載具（又稱無人機）技術之精進，結合空中無人機與地面相機即為近景攝影測量之方式之一。透過密匹配點雲建置模型後，模型與林木真實資料相近且樹型樣態均可呈現，建置林木三維立體點雲模型具有高效率、高精度、高色彩還原度、低成本等優勢，可進行胸徑、冠幅、樹高等基礎數據量測，透過樹體表徵（Representations）可判識如分岔幹夾角、腐朽孔洞長寬面積、枯病枝位置等，具影像永久典藏、可重複無損測量、目視外觀評估等功用。使用者亦可根據需求，將三維點雲模型可透過逆向工程（Reverse Engineering）之技術進行還原建置之立體模型，將點改成面方式呈現。


本次研究以茄冬（Bischofia javanica Blume）、木麻黃（Casuarina equisetifolia L.）、蘭嶼羅漢松（Podocarpus costalis C. Presl）、印度紫檀（Pterocarpus indicus Willd.）、楝（Melia azedarach L.）、香楠（Machilus zuihoensis Hayata）、榕樹（Ficus microcarpa L. f.）、蒲葵（Livistona chinensis R.Br. var. subglobosa (Mart.) Becc.）、小葉欖仁（Terminalia mantalyi H. Perrier.）、龍柏（Juniperus chinensis L. cv. kaizuka）及大葉合歡（Albizia lebbeck (L.) Benth.）等11種樹種進行測試，已驗證實際測量所得的林木基礎性態值如胸徑、樹高、可人工量測處的腐朽特徵在長寬面積等數據與影像量測值具有高度正相關，因此後續對較高處的各種樹體特徵進行量測時可取得準確的數據；還原立體後記錄了拍攝當下的樹木生長情形(如本次所拍攝之倒伏待扶正的苦楝)，經過適度的精緻影像處理後，部分樹種點雲資料已可呈現葉片大致外觀(如茄冬、蒲葵、小葉欖仁)，表現樹皮特徵(如木麻黃、榕樹、大葉合歡)，資料透過網路平台發布即可線上進行三維立體展示(如小葉欖仁)，後續應用可供數位展示、立體化現況紀錄、追蹤生長連續變化。