- Temeljne razlike med oblaki točk LiDAR, poligonalnimi mrežami in parametričnimi CAD modeli.
- Podrobna analiza najpogosteje uporabljenih formatov 3D datotek glede na končni cilj projekta.
- Tehnični procesi čiščenja, ponovnega sestavljanja mrežic in optimizacije za integracijo skeniranih podatkov v grafične mehanizme.
Če ste se kdaj soočili z izzivom uvoza podatkov LiDAR skeniranja v igralni mehanizem ali aplikacijo za virtualno resničnost, veste, da ni tako preprosto kot pritisk na gumb za izvoz. Pretvorba ogromnega oblaka točk v objekt z obrazi in teksturami zahteva tehnični postopek, pri katerem programska oprema in človeška presoja igrata ključno vlogo pri zagotavljanju, da rezultat ni videti kot brezoblična kapljica.
Na tem področju je pogosto frustrirajoče, ko poskušamo uporabiti orodja za samodejno rekonstrukcijo, ki model pustijo v kaosu. Ključno je razumevanje, da diskretne podatke (izolirane točke) pretvarjamo v neprekinjene površine, postopek, ki vključuje čiščenje, interpolacijo in včasih popolno reinterpretacijo geometrije, da postane uporabna v realnem času.
Razumevanje surovine: Oblak točk
Pri delu z LAS ali binarnimi datotekami iz LiDAR-ja imamo v bistvu morje koordinat X, Y in Z. Ključnega pomena je, da tega ne zamenjamo z modelom CAD ali mrežo; oblak točk nima ploskev ali volumnov, temveč le točke, ki, če jih gledamo skupaj, nakazujejo obliko stavbe ali ulice.
Zaradi te diskretne narave jih ni mogoče neposredno izdelati ali upodobiti v večini grafičnih mehanizmov brez predhodnega koraka. Poleg tega so ti podatki pogosto obremenjeni z digitalnim šumom , kot so nenavadni odsevi ali prašni delci, ki jih je treba odstraniti s filtriranjem, da se prepreči, da bi končna mreža podedovala te napake.
Za tiste, ki uporabljajo orodja, kot je ArcGIS Pro, upravljanje teh naborov podatkov LAS omogoča analizo intenzivnosti laserskega odboja , kar pomaga razlikovati med materiali (kot so kovina in vegetacija), preden se odloči, katere dele prizora je treba pretvoriti v podroben model OBJ.
Pot do poligonalne mreže: od LAS do OBJ in STL
Prvi večji korak je pretvorba teh točk v mrežo trikotnikov. Tukaj prideta v poštev formata STL in OBJ . Medtem ko je STL zaradi svoje preprostosti nesporni kralj 3D-tiskanja , je OBJ veliko bolj vsestranski za vizualizacijo, saj omogoča sklicevanje na materiale prek zunanjih datotek .mtl.
Če poskušate izvesti Poissonovo rekonstrukcijo ali uporabiti konveksni ovoj v CloudCompare in je rezultat videti slab, je to verjetno posledica slabe gostote točk ali prisotnosti vrzeli. Samo zagon algoritma ni dovolj; odstraniti morate izstopajoče vrednosti in zapreti vrzeli z interpolacijo okoliške geometrije, da lahko grafični mehanizem pravilno obdela površino.
Ko je mreža pridobljena, jo je ključnega pomena optimizirati. Celotno mesto, skenirano z LiDAR-jem, lahko ustvari milijone poligonov, kar je dovolj, da se sesuje kateri koli računalnik. Rešitev je izvoz optimiziranih 3D-modelov z zmanjšanjem števila trikotnikov na ravnih območjih in ohranjanjem podrobnosti le v krivuljah ali kompleksnih robovih.
Slovar 3D-formatov: Katerega izbrati glede na vaš projekt?
Vse 3D-datoteke niso enake. Če iščete popolno interoperabilnost, je Wavefront OBJ varna izbira, saj ga lahko odpre skoraj vsaka programska oprema, čeprav nima podpore za animacije ali kompleksne hierarhije.
- glTF / GLB: Znan kot "JPEG 3D", je idealna izbira za splet in obogateno resničnost, saj vse zapakira v eno samo binarno datoteko. PBR materiali.
- fbx: To je industrijski standard za videoigre (Unity, Unreal), ko ga potrebujemo oprema in animacije skeletni.
- STEP in IGES: Pozabimo na mreže; to so matematično natančni formati (NURBS), zasnovani za CNC inženiring in obdelava.
- USD / USDZ: Kronski dragulj za kompleksne cevovode in Appleov ekosistem, ki omogoča nedestruktivno sodelovanje skozi plasti.
Če je končni izdelek aplikacija za obogateno resničnost za iOS, je format USDZ obvezen. Če pa načrtujete mehanski del, se izogibajte datotekam OBJ in uporabite parametrični CAD model , ki omogoča urejanje dejanskih dimenzij in toleranc.
Reverzni inženiring: od skeniranja do parametričnega modeliranja
Med mrežo (ki je vizualni približek) in parametričnim telesom je ogromna razlika. Postopek skeniranja v CAD ni samodejna pretvorba, temveč tehnična interpretacija, ki temelji na obratnem inženirstvu za rekonstrukcijo geometrije.
Za dosego tega se običajno uporabljata dva pristopa: modeliranje površin NURBS za organske oblike in modeliranje trdnih teles za mehanske dele z uporabo skic in ekstruzij. Tukaj pride na vrsto regularizacija, ki vključuje prilagajanje dejanskih dimenzij (na primer luknje 20,07 mm) na njihovo nominalno projektno vrednost (20 mm), tako da je del uporaben v proizvodnem okolju.
Ta delovni tok zahteva specializirano programsko opremo, kot sta Geomagic ali PolyWorks za čiščenje, in orodja, kot je AutoCAD, za končno rekonstrukcijo . Rezultat je datoteka STEP ali Parasolid , ki je neskončno lažja in natančnejša od katere koli mreže OBJ, pridobljene s skeniranjem.
Da preprečite, da bi izvoženi model pri uvozu v drug program izgledal nepravilno, preverite orientacijo normalov (pazite, da ploskve niso obrnjene navznoter) in se prepričajte, da so teksturne poti v datoteki .mtl relativne in pravilne. Če ste v dvomih, je pretvorba v format GLB najzanesljivejši način za ohranjanje vizualne natančnosti in zagotavljanje delovanja materialov PBR brez zapletov.
Ključ do uspeha pri pretvorbi podatkov LiDAR v vizualizacijske modele je v tem, da ne preskočimo korakov: najprej filtriramo šum iz oblaka točk, nato ustvarimo optimizirano mrežo v formatih, kot sta OBJ ali glTF, in če je potrebna tehnična natančnost, rekonstruiramo geometrijo v parametričnem CAD okolju, da zagotovimo, da model ni le lep, temveč tudi funkcionalen in natančen.
Strasten pisec o svetu bajtov in tehnologije nasploh. Rad delim svoje znanje s pisanjem in to je tisto, kar bom počel v tem blogu, saj vam bom pokazal vse najbolj zanimive stvari o pripomočkih, programski opremi, strojni opremi, tehnoloških trendih in še več. Moj cilj je, da vam pomagam krmariti po digitalnem svetu na preprost in zabaven način.