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Neural implicit shape modeling for small planetary bodies from multi-view images using a mask-based classification sampling strategy

Chen, Hao und Hu, Xuanyu und Willner, Konrad und Ye, Zhen und Damme, Friedrich und Gläser, Philipp und Zheng, Yongjie und Tong, Xiaohua und Hussmann, Hauke und Oberst, J. (2024) Neural implicit shape modeling for small planetary bodies from multi-view images using a mask-based classification sampling strategy. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 212, Seiten 122-145. Elsevier. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2024.04.029. ISSN 0924-2716.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 5 Mai 2026 - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
27MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924271624001898

Kurzfassung

Shape modeling is an indispensable task for spacecraft exploration of small planetary bodies. Traditional imagebased techniques, such as stereo-photogrammetry or structure-from-motion + multi-view stereo, and stereophotoclinometry, typically use a large number of images taken under favorable conditions for fine shape modeling, often requiring a long time for data acquisition and processing. Here, a novel neural implicit method, encoded by fully connected neural networks, is proposed for shape modeling using a sparse image set. The positions of surrounding points (SPs) with multi-scale receptive fields of a given input point are used as additional inputs for the network training, providing neighboring information. For fine-scale terrain features, a maskbased classification sampling strategy is developed to mitigate over-smoothing encountered by neural implicit methods. The effectiveness of our method is validated on two asteroids of distinct shapes, Itokawa and Ryugu, using 52 and 70 images, respectively. Comparative experiments demonstrate that the mask-based strategy, combined with the SPs configuration, accelerates network convergence for extracting fine surface details while minimizing the occurrence of artifacts. The proposed method can generate comprehensive shape models even in regions with restricted camera coverage, and the resulting models are consistent with those from traditional methods using larger image sets. Besides, the training process is executed in an end-to-end fashion, requiring limited manual intervention, and our method can readily be applied to other small planetary bodies.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/196851/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Neural implicit shape modeling for small planetary bodies from multi-view images using a mask-based classification sampling strategy
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Chen, HaoInstitute of Geodesy and Geoinformation Science, Technische Universität Berlin, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hu, XuanyuInstitute of Geodesy and Geoinformation Science, Technical University of Berlinhttps://orcid.org/0000-0002-4302-5633NICHT SPEZIFIZIERT
Willner, Konradkonrad.willner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5437-8477159049071
Ye, ZhenCollege of Surveying and Geo-Informatics, Tongji University, and Shanghai Key Laboratory of Space Mapping and Remote Sensing for Planetary Exploration, Shanghai 200092, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Damme, FriedrichInstitute of Geodesy and Geoinformation Science, Technical University of BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gläser, PhilippInstitute of Geodesy and Geoinformation Science, Technical University of BerlinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zheng, YongjieDepartment of Information Engineering and Computer Science, University of Trento, 38123 Trento, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tong, XiaohuaCollege of Surveying and Geo-Informatics, Tongji University, and Shanghai Key Laboratory of Space Mapping and Remote Sensing for Planetary Exploration, Shanghai 200092, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hussmann, HaukeHauke.Hussmann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3816-0232NICHT SPEZIFIZIERT
Oberst, J.Institute of Geodesy and Geoinformation Science, Technische Universität Berlin, Berlin 10553, Germany Institute of Planetary Research, German Aerospace Center (DLR), Berlin 12489, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 Mai 2024
Erschienen in:ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:212
DOI:10.1016/j.isprsjprs.2024.04.029
Seitenbereich:Seiten 122-145
Verlag:Elsevier
ISSN:0924-2716
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Shape modeling, Small planetary bodies, Multi-view images, Neural implicit method, Masked-based classification sampling strategy
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie
Hinterlegt von: Willner, Dr Konrad
Hinterlegt am:06 Mai 2024 11:33
Letzte Änderung:06 Mai 2024 11:33

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