Il metodo proposto mira a classificare i segnali retrodiffusi (come i dati di forma d’onda completa da LiDAR aereo), assegnando ad ogni punto rilevato la relativa classe, a seconda dell’oggetto colpito dal segnale emesso dallo strumento (ad es., terreno, edificio o vegetazione). Il metodo utilizza una procedura in due fasi, che permette di sfruttare sia il segnale grezzo, sia la posizione spaziale e le relazioni geometriche tra punti vicini, grazie all’impiego di un classificatore e di un successivo algoritmo di segmentazione, ottenendo una classificazione accurata e completamente automatica.

Stato del brevetto

DEPOSITATO

Numero di priorità

IT102018000005375

Data di priorità

15/05/2018

Licenza

INTERNAZIONALE

Mercato

La tecnologia sviluppata può essere sfruttata da diverse tipologie di aziende:

  • Aziende che sviluppano software per il trattamento di dati laser scanner, che potrebbero integrare la loro offerta;
  • Aziende produttrici di laser scanner o strumenti correlati, che solitamente forniscono anche software per l’impiego degli strumenti stessi e le prime elaborazione del dato;
  • Aziende operanti nel settore del telerilevamento, che potrebbero avere una ricaduta diretta sui tempi di elaborazione del dato.

Problema

La tecnologia LiDAR è ampiamente utilizzata nel telerilevamento, in quanto permette di ottenere un modello 3D dell’ambiente rilevato sottoforma di nuvola di punti, misurando il tempo impiegato da un breve impulso laser per percorrere la distanza che intercorre tra lo strumento e l’oggetto da rilevare. Tra i diversi tipi di LiDAR, il laser scanner full-waveform è in grado di registrare in funzione del tempo l’intera distribuzione dell’energia riflessa dalle superfici colpite dall’impulso laser (forma d’onda). Grazie a questo dato è possibile ottenere ulteriori informazioni sulle proprietà geometriche e di riflettività del target, utili in fase di classificazione. Classificare il dato laser significa assegnare ad ogni punto rilevato la relativa classe, a seconda dell’oggetto colpito dall’impulso laser.

La soluzione brevettata mira a classificare i dati in due fasi: nella prima, i dati della forma d’onda grezza vengono forniti come input per un classificatore. Nella seconda fase, i dati sono mappati in un’immagine bidimensionale, in cui in ogni pixel è presente il vettore distribuzione di probabilità fornito dal classificatore, e la quota del punto che cade nel pixel. Viene quindi utilizzato un algoritmo di deep learning per segmentare l’immagine, assegnando un’etichetta ad ogni pixel. Il metodo permette così di ottenere una classificazione completamente automatica che, rispetto alle attuali tecnologie in essere, migliora l’accuratezza raggiungibile.

Limiti attuali tecnologie / Soluzioni

Ad oggi, il processo di classificazione presenta ancora molti limiti, e le soluzioni automatiche disponibili sul mercato non sono sufficientemente accurate nell’individuare i diversi oggetti presenti nello spazio. Ciò implica una mole di lavoro significativa (in termini di tempi e costi) da parte di un operatore, che deve manualmente correggere gli errori generati dai software automatici. La tecnologia proposta permette di realizzare una classificazione con accuratezza superiore allo stato dell’arte, e consente di individuare con precisione anche punti appartenenti a classi che descrivono oggetti con una superficie particolarmente ridotta (ad es., i cavi di una linea elettrica). Inoltre, nel caso di utilizzo di strumenti full-waveform, la dimensione dei dati da impiegare nella fase di classificazione richiede spazi di memoria molto grandi e capacità di calcolo elevate, impedendo, in molti casi, un loro reale utilizzo. Lo sviluppo della tecnologia proposta ha consentito di implementare un compressore del dato full-waveform, che possa ovviare al problema della significativa memoria di massa impiegata per l’archiviazione del dato.

Killer Application

Il livello di maturità della tecnologia la rende già potenzialmente applicabile ai progetti di telerilevamento che prevedano una classificazione del dato per analisi su oggetti ed elementi del territorio. Tra questi, si ricorda l’importanza di classificare il dato per:

  • Creare i modelli digitali del terreno (ottenuti a partire dai soli punti appartenenti alle classi terreno e strada);
  • Eseguire analisi sui dati appartenenti a particolari classi (es. valutare la densità della vegetazione).

Determinare in modo automatico le relazioni che intercorrono tra classi differenti (es. distanza tra cavi elettrici ed edifici).

Tecnologia e nostra soluzione

Il prodotto sviluppato, essendo dotato di un software eseguibile stand-alone, consente alle aziende che operano nel campo del telerilevamento di poterlo facilmente utilizzare per poter realizzare la classificazione sui dati da loro acquisiti. Inoltre, grazie al sistema per la compressione dei dati sviluppato, in grado di ridurne efficacemente la dimensione con minima perdita di informazione, le aziende potranno sfruttare il segnale full-waveform operando direttamente sui dati compressi, con significativo abbattimento della memoria di massa richiesta per l’archiviazione del dato grezzo.

Vantaggi

  • classificazione completamente automatica;
  • prestazioni superiori allo stato dell’arte;
  • capacità di individuare con precisione anche punti appartenenti a classi che descrivono oggetti con una superficie particolarmente ridotta (ad es., i cavi di una linea elettrica);
  • possibilità di comprimere il dato full-waveform;
  • una volta realizzato il training delle reti neurali con un dataset di esempio, l’utente non deve definire alcun parametro che possa influenzare il risultato ottenibile.

Roadmap

Grazie all’incremento del grado di maturità del brevetto ottenuto attraverso le attività progettuali, si ritiene ora possibile coinvolgere efficacemente aziende operanti nel settore del telerilevamento, che potranno testare sui propri dati in autonomia l’implementazione del metodo di classificazione brevettato. La cooperazione con loro potrebbe consentire di accedere a nuovi dataset, utili sia per testare il software realizzato, sia per un miglioramento del metodo attraverso un più generalizzato apprendimento delle reti.

Valuta la tecnologia e contattaci
TRL 1
TRL 2
TRL 3
TRL 4
TRL 5
TRL 6
TRL 7
TRL 8
TRL 9

TRL

Team

Menu