Original paper

Integrated real-time visualization of massive 3D point clouds and geo-referenced texture data

[Integrierte Echtzeit-Visualisierung von massiven 3D-Punktwolken und georeferenzierten Texturdaten]

Richter, Rico; Döllner, Jürgen

Abstract

We present a technique that enables the integrated real-time visualization of massive 3D point cloud data in combination with geo-referenced texture data. Both represent essential geo data categories that become more and more applied due to increasing availability and decreasing costs generated by airborne and mobile scanning systems. The massivity of the generated data poses challenges both for algorithmic issues and hardware resources. The efficient processing and real-time visualization require out-of-core algorithms and LOD structures. The proposed out-of-core and LOD concept for unlimited large 3D point cloud data enables the real-time visualization of that data combined with geo-referenced texture data such as digital aerial images. This approach allows us to attribute arbitrary geo-referenced thematic information to the 3D point cloud data. This way, objects and regions cannot only be geometrically, but also thematically be presented, explored, and analyzed. The data is prepared in a preprocessing step and transferred into a spatial LOD structure, which is used by the real-time 3D point-based rendering technique. The technique can be used to develop interactive 3D analysis tools and simulation techniques that can directly and efficiently access raw 3D point clouds data.

Kurzfassung

Dieser Beitrag stellt ein Verfahren vor, das die integrierte Echtzeit-Visualisierung von massiven 3D-Punktwolkendaten zusam men mit georeferenzierten Texturdaten ermöglicht. Beides sind wesentliche Kategorien von Geodaten, die insbesondere aufgrund ihrer wachsenden Verfügbarkeit und sinkender Kosten, generiert mit ugzeuggestützten oder mobilen Scan-Systemen, zunehmend Einsatz nden. Die Massivität der ent stehenden Daten stellt eine Herausforderung sowohl für die Algorithmik wie auch für die Hard ware-Ressourcen dar. Um die Daten ef zient verar beiten und in Echtzeit visualisieren zu können, werden sog. Out-of-Core-Algorithmen und Level-of-Detail-Strukturen benötigt. Das vorgestellte Out-of-Core- und LOD-Konzept für unbeschränkt große 3D-Punktwolkendaten ermöglicht deren Echtzeit-Visualisierung zusammen mit georeferenzierten Texturdaten, z. B. digitalen Luftbildern. Dieser Ansatz erlaubt es, 3D-Punktwolkendaten in der Visualisierung mit beliebigen georeferenzierten thematischen Information zu attributieren, sodass z. B. Objekte und Bereiche nicht nur geomet risch, sondern auch thematisch präsentiert, explo riert und analysiert werden können. In einem Vor verarbeitungsschritt werden dazu die Daten auf bereitet und in eine räumliche LOD-Struktur über führt, auf der die echtzeitfähige, punktbasierte 3D-Rendering-Technik operiert. Mit dem Ansatz wird es möglich, interaktive 3D-Analyse-Werkzeu ge und Simulationsverfahren zu realisieren, die direkt und ef zient auf 3D-Punktwolkenrohdaten zugreifen.

Keywords

3d point cloudslidarpoint-based renderingout-of-core visualization