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"6 Gründe, warum die NavVis-Software die besten Punktwolken liefert"
Sean Higgins22. Dezember 20208 Minuten lesen

"6 Gründe, warum die NavVis-Software die besten Punktwolken liefert"

In der Laserscanning-Branche wird die Genauigkeit oft als der wichtigste Faktor für die Datenqualität angesehen. Die Wahrheit ist, dass zu einer vermessungstauglich Punktwolke viel mehr gehört als korrekte Messungen.

NavVis hat die letzten fünf Jahre damit verbracht, seine Software Nachbearbeitung zu optimieren, zu verfeinern und stetig zu verbessern. Heute setzt dieses Tool eine Vielzahl intelligenter Techniken ein, um Rauschen zu filtern, Oberflächen mit erstklassigen Details zu rekonstruieren und realistische Farben und Texturen anzuwenden. Kurz gesagt, es erzeugt Punktwolken, die in jeder Hinsicht von hoher Qualität sind.

"Um zu veranschaulichen, wie die Software funktioniert - und was sie besonders macht -, werden wir in diesem Artikel 6 Features einmal genauer unter die Lupe nehmen und untersuchen, wie diese die Punktwolkenqualität verbessern."

1. Es entfernt dynamische Objekte

Wenn Sie Ihre Rohdaten in die NavVis Nachbearbeitung Software importieren, wendet das Tool zunächst Behandlungen auf jeden einzelnen Punkt an, die auf Eigenschaften wie Winkel, Signalstärke usw. basieren. Die offensichtlichste Behandlung, die sich erheblich auf die Qualität Ihrer Daten auswirkt, ist der dynamische Objektentfernungsfilter.

Der Filter entfernt Objekte, die sich während des Scanvorgangs durch Ihr Sichtfeld bewegt haben könnten, z. B. Fußgänger, Fahrzeuge oder Türen, die sich geöffnet oder geschlossen haben. Da diese Objekte nicht Teil der Umgebung sind, die Sie mit Ihrem Scanner zu erfassen versuchen, macht ihre Anwesenheit in der Punktwolke sie zu nichts weiter als lästigen, ablenkenden Rauschen.

NavVis Processing behebt dieses Problem, indem es eines der wichtigsten Funktionsprinzipien von mobiles Mapping nutzt: Die Technologie erfordert, dass Sie sich während der Aufnahme im Raum bewegen.

Das bedeutet, dass der Mapper jedes Objekt aus mehreren Blickwinkeln erfasst. Das NavVis Nachbearbeitung Tool nutzt diese Informationen, um jeden Punkt in Ihrer Punktwolke zu "beobachten" und dann die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, ob es sich um einen dynamischen oder statischen Punkt handelt.

Hier ist eine sehr vereinfachte Erklärung:

  • Wenn ein Punkt an der gleichen Stelle bleibt: Der Filter berechnet, dass der Punkt höchstwahrscheinlich Teil eines statischen Objekts ist, z. B. einer Wand. NavVis Die Software behält die Daten.
  • Wenn ein Punkt nicht an der gleichen Stelle bleibt: Der Filter errechnet, dass der Punkt wahrscheinlich Teil eines dynamischen Objekts ist, z. B. eines Fußgängers. NavVis Die Software entfernt die Daten.

Da die Software einen intelligenten Filter verwendet, der jeden Punkt einzeln überprüft, werden keine großen Datenmengen entfernt, die Sie eigentlich in der Punktwolke behalten möchten. NavVis Wir haben den Filter so eingestellt, dass nur Objekte entfernt werden, bei denen die Wahrscheinlichkeit, dass sie dynamisch sind, sehr hoch ist. Selbst mit diesem konservativen Ansatz entfernt das Tool eine ganze Menge unerwünschter Rauschen aus der Punktwolke und vereinfacht Ihren Arbeitsablauf erheblich.

2. Es verwirft Artefakte und schlechte Punkte

NavVis Software eine Reihe weiterer Filter an, die Ausreißer und fehlerhafte Punkte aus Ihrer Punktwolke entfernen. Es gibt zu viele Filter, um sie alle einzeln zu behandeln. Daher hier einige kurze Beispiele für Artefakte, die Sie aus Ihrer Punktwolke entfernt sehen können:

  • Rauschen um den Rand eines Objekts herum: Dieses Problem, das auch als "Fringe" oder "Mischpixel" bezeichnet wird, entsteht, wenn eine Lasermessung geteilt wird und sowohl auf die Kante eines Objekts als auch auf den Hintergrund dahinter trifft. Da der Scanner diese Kante aus mehreren Winkeln sehen kann, kann die Software die Rauschen leicht herausfiltern.
  • Reflektionen: Dies sind die irrtümlichen Punkte, die ein Scanner aufzeichnen kann, wenn er einen Laser in einen Spiegel, ein reflektierendes Fenster oder ein Metallstück schießt, und die Reflexion als reales Objekt misst.
  • Beweise für den Bediener: Da ein mobiler Kartierer mehrere sich überschneidende Sensoren zur Datenerfassung verwendet, kann der Bediener manchmal in den Rohdaten vor Nachbearbeitung auftauchen. NavVis Die Software beseitigt auch dies.

3. Es rekonstruiert Oberflächen mit geringerRauschen, hoher Detailgenauigkeit

"Am Ende dieses ausgeklügelten Filterungsprozesses", scherzt Stefan Romberg, Leiter der Abteilung Perception and Mapping, "hat die Software alle falschen Punkte entfernt und die richtigen behalten." Jetzt beginnt das Tool mit dem nächsten Schritt der Verarbeitung: dem Entfernen der Sensoren Rauschen unter Beibehaltung der hohen Detailgenauigkeit.

Das ist schwieriger als es klingt. Noch vor drei Jahren NavVis Software eine starke Filterung und Glättung, um Oberflächen zu erstellen, die möglichst frei von Rauschen waren. Das Unternehmen stellte jedoch schnell fest, dass eine so starke Reduzierung von Rauschen auch dazu führte, dass Details unscharf wurden oder ganz verschwanden. Für Kunden, die kleine Objekte wie Lichtschalter, Sprinkler und Knöpfe in ihren Daten sehen wollten, war das ein Hindernis.

Daher arbeitet das Unternehmen kontinuierlich an einem ausgewogenen Verhältnis zwischen Rauschen und der Darstellung von Details. (Ab 2020 werden die Anstrengungen in diesem Bereich sogar noch verstärkt). heute, NavVis Techniken zur Oberflächenrekonstruktion ein gewisses Maß an Rauschen akzeptieren - aber nicht zu viel -, damit Sie jedes Detail in Ihrer Punktwolke sehen können, das Sie suchen.

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Ein Beispiel für die dynamische Objektentfernung in Aktion.

4. Es erzeugt "dünne" Punktwolken, um die Nutzung zu erleichtern

Wenn alle Nachbearbeitung und Filterungen abgeschlossen sind, befinden sich die Daten am Ende der Pipeline. In ihrem aktuellen Zustand ist die Punktwolke ungefärbt und rendert Wände, Böden, Decken und andere Oberflächen als dünne, einzelne Scheiben.

Diese „dünne“ Punktwolke hat mehrere Vorteile:

  • Da die Rauschen in den unbearbeiteten Daten reduziert wurde, ist die "dünne" Linie jeder Oberfläche eine genauere Darstellung der tatsächlichen Oberfläche.
  • Das bedeutet, dass Sie hochpräzise Messungen zwischen Oberflächen vornehmen können, die viel genauer sind als die, die Sie mit den unverarbeiteten Daten erhalten könnten.
  • Die "dünne" Punktwolke reduziert die Anzahl der Punkte erheblich, enthält aber praktisch die gleichen Informationen wie die unbearbeiteten Daten.
  • Die Dateigröße ist deutlich geringer, benötigt weniger Speicherplatz und wird in Ihren anderen Anwendungen viel schneller geladen.
  • Außerdem wird das Modellieren dadurch viel einfacher. Wenn Sie z. B. Böden manuell zeichnen, ist es einfacher zu erkennen, wo Sie die Linie beginnen sollten. Wenn Sie ein Werkzeug zum automatischen Modellieren verwenden, macht diese Punktwolke die Arbeit viel schneller und einfacher für sie.

Es ist wichtig zu wissen, dass die "dünne" Punktwolke keine "bemalten" oder "erfundenen" Oberflächen enthält. Die Daten in Ihrer endgültigen Punktwolke werden alle auf der Grundlage echter Messungen generiert, und es wird sehr darauf geachtet, ein hohes Maß an Genauigkeit zu gewährleisten. Mit anderen Worten: Sie können sicher sein, dass die Punktwolke Ihr Objekt mehr oder weniger so darstellt, wie es vom Scanner gemessen wurde - nur gefiltert, um die gewünschten Punkte beizubehalten und die nicht gewünschten Punkte zu entfernen.

Für diejenigen, die die Filter zur Reduzierung des Sensors überspringen wollen Rauschen, NavVis erstellt die Software auch eine Punktwolke für Sie. Wenn das auf Sie zutrifft, halten Sie den Gedanken fest, wir kommen in Punkt sechs darauf zu sprechen.

5. Es verwendet realistische Farben und Texturen

Nachdem die Daten gefiltert worden sind, wendet die Software Nachbearbeitung reale Farben und Texturen auf Ihre Punktwolke an.

Die Software projiziert die während des Scans aufgenommenen RGB-Bilder auf die nicht eingefärbten Punktwolkendaten. Auf diese Weise werden Informationen in die Scandaten kodiert, die nicht rein geometrisch sind, wodurch es einfacher wird, zu erkennen, wo sich eine Tür befindet, ob ein Schild an der Wand hängt usw. Angesichts des Wertes dieser Texturierung wird der Prozess sowohl auf die Punktwolke angewendet, die Sie zur Verwendung in CAD, GIS, BIM und anderen Endbenutzer-Tools herunterladen können, als auch auf die Daten, die Sie letztendlich in NavVis IVION.

Die Texturierung von Daten ist eine größere Herausforderung, als Sie vielleicht denken, denn sie erfordert Präzisionsbereiche wie Hardwaredesign, Kalibrierung und Nachbearbeitung. Hier ein kurzer Überblick darüber, was nötig ist, um realistische Texturen in einem endgültigen Datensatz zu erzielen:

  • Effektive Belichtungskompensation: Da die Kameras des Kartierungssystems in verschiedene Richtungen gerichtet sind, nehmen sie dieselbe Szene oft mit unterschiedlichen Belichtungswerten auf. (Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich in einem Korridor: Die Kamera auf der linken Seite blickt vielleicht in einen dunklen Raum, während die Kamera auf der rechten Seite in ein helles Fenster blickt.) Um dies zu korrigieren, muss die Software Nachbearbeitung die Belichtung für jedes einzelne Bild anpassen, damit die Farben und Texturen perfekt übereinstimmen.
  • Genaue SLAM: Das Tool Nachbearbeitung benötigt eine genaue Schätzung, wo sich der Scanner befand und wie er ausgerichtet war, als er jedes einzelne Bild aufnahm. Dies ist notwendig, um die Bilder auf die Messpunkte zu projizieren.
  • Sehr gute Texturierungsalgorithmen: Die besten Ergebnisse erfordern Präzision und Genauigkeit im Sub-Pixel-Bereich.

In der Tat ist eine gute Texturierung ein sehr nützlicher Indikator für die allgemeine Qualität von Mobile Mapper. Wenn das Tool eine scharfe und klare Punktwolke erzeugt, die deutlich texturiert und farbig ist, ist das ein Zeichen dafür, dass die Hard- und Software der Lösung mit Sorgfalt und Präzision entwickelt und gebaut wurde.

6. Es bietet eine "rohe" endgültige Punktwolke - wenn Sie es wünschen

Wie wir bereits erwähnt haben, ist die oben beschriebene "dünne", bunte und strukturierte Punktwolke nicht für jede Anwendung geeignet.

Aus diesem Grund NavVis' eine endgültige Punktwolke ohne Filterung für den Sensor Rauschen an. Wenn Sie diese Option wählen, filtert das Tool Ihre Rohdaten, um alle dynamischen Objekte, Artefakte und andere Ausreißer zu entfernen, filtert aber nicht die einzelnen Messungen - Sie erhalten also genau das, was der Sensor erfasst hat.

Diese endgültige Punktwolke wird auch nicht texturiert oder gefärbt. Sie wird als Intensitätsdaten gerendert, die die Stärke des Lasers angeben, wenn er zum Scanner zurückkehrt. Da jede Oberfläche die Intensität des Lasers je nach Farbe oder Material verändert, können diese Informationen nützlich sein, um die Beschaffenheit der Umgebung zu bestimmen, die Sie scannen. Diese Punktwolken sind auch dann zu bevorzugen, wenn Sie in dunklen Umgebungen scannen, z. B. in einem unbeleuchteten Keller.

Bei bestimmten Modellierungsprojekten können diese Daten auch das Auffinden von Kanten erleichtern und den Arbeitsablauf beschleunigen.

Fazit

NavVisLösungen sind darauf ausgelegt, möglichst genaue Daten zu erzeugen, aber das ist noch nicht alles. Das Tool Nachbearbeitung des Unternehmens nutzt eine breite Palette ausgeklügelter Techniken, um qualitativ hochwertige Punktwolken zu erzeugen, die nach allen Maßstäben die höchste Qualität aufweisen. Diese Software entfernt falsche Messungen und fehlerhafte Punkte, wendet intelligente Filter an, um die Sensorwerte Rauschen zu reduzieren, während wichtige Details erhalten bleiben, und wendet realistische Farben und Texturen an.

Mit NavVis' Nachbearbeitung können Sie sicher sein, dass die Punktwolke nicht nur genau ist, sondern auch ein gutes, zuverlässiges Abbild der realen Welt darstellt.

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Sean Higgins ist ein unabhängiger Technologieautor, ehemaliger Redakteur von Fachzeitschriften und Outdoor-Enthusiast. Er ist der Meinung, dass klares, schlagwortfreies Schreiben über 3D-Technologien ein öffentlicher Dienst ist.

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