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Using road detection and OSM reference data to refine airborne camera extrinsics in the Ahr Valley flooding use case

Qiu, Kevin und Demeur, Ewan und Piltz, Björn und Kuijper, Frido und Bulatov, Dimitri und van Persie, Mark (2024) Using road detection and OSM reference data to refine airborne camera extrinsics in the Ahr Valley flooding use case. SPIE. SPIE 13197, Earth Resources and Environmental Remote Sensing/GIS Applications XV, 2024-09-16, Edinburgh, United Kingdom. doi: 10.1117/12.3031525.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
3MB

Offizielle URL: https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/13197.toc

Kurzfassung

Aerial mapping provides high-resolution spatial data over large areas and is a cornerstone in urban planning, environmental monitoring and disaster management. To ensure geo-referencing and orthorectification, accurate external camera orientations (EO) are pivotal and indispensable. Often, the position and orientation data provided by the aerial platform is not accurate enough to create accurately georeferenced imagery. With our method, we improve the EO in a post-processing chain by referencing the extracted road network with the OpenStreetMap (OSM) road network. The dataset used in this paper was collected in the aftermath of the July 2021 Ahr Valley flooding disaster along the Ahr river in Germany, employing an aircraft operating at an altitude of 3000 feet. Encompassing an expansive area of 230 sq km, it includes the diverse landscapes of the Eifel mountains, urban and rural locales, as well as the inundated and devastated regions. We implement a machine learning semantic segmentation model, namely DeepLab V3+, utilizing the RGB imagery images captured by the aircraft to identify road center lines. It is necessary to employ this rather sophisticated method because traditional road detectors were thrown off by the flooded areas, increasing false positive detections and limiting the EO optimization. We compute 3D reference points from available OSM road vector data combined with digital terrain model (DTM) elevation data. Using camera intrinsics and initial values for EOs, we project the reference points into the images and compute the distance to the detected road feature points. This distance is minimized to optimize EO parameters. Subsequently, we project the images onto an ortho-mosaic using the DTM, enhancing accuracy beyond that of the raw EO data measured by the aircraft. The resulting orthophoto map is almost free of visual artifacts and accurate in terms of geolocation, and can thus be utilized for disaster response applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/209913/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Using road detection and OSM reference data to refine airborne camera extrinsics in the Ahr Valley flooding use case
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Qiu, KevinFraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSBNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Demeur, EwanTNONICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Piltz, Björnbjoern.piltz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4864-7159NICHT SPEZIFIZIERT
Kuijper, FridoTNONICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bulatov, DimitriFraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSBNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
van Persie, MarkNLR - Royal Netherlands Aerospace Ctr.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 November 2024
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:13197
DOI:10.1117/12.3031525
Seitenbereich:131970G
Verlag:SPIE
Name der Reihe:REMOTE SENSING
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Supervised Machine learning, Semantic segmentation, External Orientation, Registration, Optimization, Modular aerial camera system , Desaster management, Mapping
Veranstaltungstitel:SPIE 13197, Earth Resources and Environmental Remote Sensing/GIS Applications XV
Veranstaltungsort:Edinburgh, United Kingdom
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:16 September 2024
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Sicherheitsrelevante Erdbeobachtung, R - Optische Fernerkundung für sicherheitsrelevante Anwendungen, R - Optische Technologien und Anwendungen
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Sicherheitsforschung und Anwendungen
Hinterlegt von: Piltz, Björn
Hinterlegt am:03 Dez 2024 09:20
Letzte Änderung:03 Dez 2024 09:20

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