Väitös tietotekniikan alalta, DI Matti Lehtomäki

Pilvee pilvee – kuinka automatisoida liikkuvalla laserkeilaimella kerätyn pistepilviaineiston tulkintaa?

Miten kartoittaa, inventoida, ylläpitää ja suunnitella tieympäristöä tai sähkölinjakäytävää mahdollisimman tarkasti? Miten luoda tarkkoja ja yksityiskohtaisia karttoja itseajavien autojen tarpeisiin? Miten muodostaa virtuaalisia kolmiulotteisia kaupunkimalleja? Ja miten tämän kaiken voisi tehdä kustannustehokkaasti?

Liikkuva laserkeilaus ja sen tuottama kolmiulotteinen pistepilviaineisto voivat auttaa näitten kysymysten ratkaisemisessa. Pistepilvi sisältää pistemittauksia erilaisilta pinnoilta, kuten esimerkiksi tien pinnasta ja sähköjohdoista. Esimerkiksi auton katolle asennettava laserkeilain tuottaa pistepilviaineistoa, jonka paikallinen tarkkuus on parhaimmillaan millimetriluokkaa ja globaali tarkkuus senttimetriluokkaa. Aineisto on hyvin tiheää ja voi sisältää jopa tuhansia mittauksia neliömetrillä. Päivässä voidaan kartoittaa satoja tiekilometrejä.

Tiheät mittaukset tarkoittavat suuria datamääriä ja isojen aineistojen manuaalinen käsittely on työlästä. Väitöskirjatyössä haluttiin selvittää, voiko pistepilvien käsittelyä automatisoida. Sovelluskohteena olivat tieympäristö ja sähkölinjakäytävä.

Väitöskirja tutkii pylväsmäisten kohteitten, kuten liikennemerkkien ja lyhtypylväitten havaitsemista pistepilviaineistosta. Julkaistut tulokset ovat ensimmäisten joukossa, ja tutkimuksissa havaittiin, että tulkintatarkkuus on hieman suurempi kuin mitä aiemmat tutkimukset ovat ehdottaneet. Kirja tutkii myös uudenlaisia pistepilvidatan tulkintamenetelmiä, ja soveltamalla ns. paikallisia selittäjiä saavutettiin noin 10 prosenttiyksikön parannus kohteen tunnistuksen tarkkuudessa. Kirjassa demonstroidaan myös, miten liikkuvaa laserkeilausta voi soveltaa sähkölinjojen kartoituksessa tieympäristön ulkopuolella. Tutkimuksessa arvioitiin, että automatisoidun kartoituksen tarkkuus on yli 93 prosenttia.

Väitöskirjan tulokset voivat auttaa esimerkiksi kartoittajia, insinöörejä, suunnittelijoita, 3D-mallintajia ja pelikehittäjiä löytämään uusia tarkempia ja tehokkaampia ratkaisuja sovelluksiinsa. Kirjan virheanalyysit auttavat ymmärtämään teknologian rajoituksia sekä avaavat mahdollisesti uusia kehitys- ja tutkimussuuntia. Väitöskirja sisältää lupaavia tuloksia pistepilvien automatisoidun tulkinnan tarkkuudesta.

Vastaväittäjä: professori François Goulette, Mines Paristech, Ranska

Kustos: professori Jouko Lampinen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, Tietotekniikan laitos

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot: [email protected]

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteyden (Zoom) kautta. Linkki tilaisuuteen. 

Zoom pikaopas

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla. 

Elektroninen julkaisu. (aaltodoc.aalto.fi)