岩盤における不連続面の自動推定に向けた3次元点群データの可変格子分割法

Variable-box segmentation of a three-dimensional point cloud for automatic estimation of discontinuities in rock mass

松川 瞬*; 板倉 賢一*; 早野 明  ; 鈴木 幸司*

Matsukawa, Shun*; Itakura, Kenichi*; Hayano, Akira; Suzuki, Yukinori*

LIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)は、岩盤表面を点群の形式で取得することができる。先行研究では、必要なパラメータを手動で設定して、点群から岩盤の不連続面を取得するアルゴリズムが開発されてきた。DiAna(Discontinuity Analysis)アルゴリズムは、点群を格子状に分割して半自動的に岩盤の面を推定するアルゴリズムである。しかし、適切な格子サイズを決定するには熟達した技術が必要である。そこで本研究では、場所によって適切な格子サイズを自動決定するVBS(Variable-Box Segmentation)アルゴリズムを開発した。VBSアルゴリズムは、小さな格子を結合して適切なサイズの格子を作り、面を推定する。VBSアルゴリズムの性能は、DiAnaアルゴリズムと比較して評価した。その際、手動で岩盤表面を推定して作成した参照面との類似度を用いた。比較結果では、VBSアルゴリズムはDiAnaアルゴリズムよりも参照面に類似した面を推定した。よって、VBSアルゴリズムは場所により自動的に適切な格子サイズを決定し、適切に面を推定した。

LIDAR detects a rock mass surface configurations as a point cloud. DiAna (Discontinuity Analysis) is a Matlab tool which was developed for geo-structural analysis of rock mass discontinuities. DiAna segments a point cloud into bounding boxes to estimate the surface of a rock mass. However, an expert's skills necessary to determine the appropriate size of the bounding boxes for DiAna. We developed the VBS (Variable-Box Segmentation) algorithm to determine the appropriate box size depending on the location of the point cloud and to estimate the surface of a rock mass. The performance of the VBS algorithms was evaluated by comparison with the DiAna algorithm. The results of comparison showed that the VBS algorithm estimated planes more accurately for the reference planes than the DiAna algorithm. Therefore, the VBS algorithm determines appropriate box sizes automatically depending on the location of the point cloud and estimates the surface appropriately.