Pirmajame įraše buvote supažindinti su taškiniais debesimis. Šis antrasis tinklaraščio įrašas paaiškina, kaip veikia 3D skaitytuvai. Du svarbiausi atstumo nustatymo nuskaitymo metu metodai: Stereo vaizdavimas (kaip skirtingai objektas atrodo iš dviejų skirtingų kampų) ir Skrydžio laikas (kiek laiko užtrunka atsispindint ir grįžtant matavimui).

Stereo vaizdas

Stereo nustato gylį matuodamas tai, kaip skirtingai atrodo objektas, kai jis matomas iš dviejų skirtingų kampų. Šio tipo metodus galima suskirstyti į dvi dalis:

  1. Tiesioginis ar pasyvus stereo
  2. Aktyvus stereo (arba struktūrizuotos šviesos) vaizdas.

Tiesioginis stereo

3D skaitytuvas
1 paveikslas: Mano pirštas iš mano kairiosios akies (kairioji nuotrauka) ir iš dešinės akies (vidurinis vaizdas). Pažiūrėkite, kaip mano pirštas pasislenka fone. Dešinis vaizdas rodo, kad poslinkio kampas θ yra didesnis, kai objektas yra arčiau matavimo taškų.

Tiesioginis stereofoninis garsas - tai, kaip mūsų pačių akys mato gylį. Pažvelgus į objektą fone pirmiausia kairiąja, o tada dešine akimi, atrodo, kad objektas pasislinko. Kuo didesnis poslinkis, tuo arčiau objektas (žr pirmoje figūroje). Stereo geriausiai žinomas kaip dvu vaizdai, tačiau galima naudoti daugiau vaizdų.

Taip pat galite rasti šiuos susijusius terminus: MultiView Stereo (MVS) ir Structure from Motion (SfM).

MVS yra 3D taškų skaičiavimas scenoje iš 2D vaizdų, naudojant žinomas kameros padėtis. PMVS yra akademinis programinės įrangos paketas, įgyvendinantis šį principą.

SfM pirmiausia įvertina kameros padėtis (kai nežinomos), kurios vėliau gali būti naudojamos kaip įvestis MVS. VSFM yra šios kategorijos akademinės programinės įrangos pavyzdys.

Labai svarbu rasti susijusius taškus iš skirtingų vaizdų. Paprasčiausia rasti bendrus taškus, kurie yra aiškiai apibrėžti vaizduose, pavyzdžiui, kampai su dideliu kontrastu. pirmoje figūroje parodo tokio taško pavyzdį: mano rodomojo piršto galiukas.

Praktikoje visada įmanoma lengvai rasti tokį tašką, ypač kai nuskaitytus objektus sudaro dideli lygūs paviršiai be tekstūros, pvz., Grindys ir sienos pirmoje figūroje.

Yra keletas gerai žinomų būdų, kaip atrasti tokius atitinkančius taškus vaizdų serijoje, kaip SIFT, SURFir kiti. Naudodami tą patį atitinkamų taškų rinkinį skirtinguose vaizduose, galime apskaičiuoti 3D taškus scenoje.

Aktyvus stereo

Aktyvus stereofoninis garsas (arba struktūrinės šviesos naudojimas) yra technika, leidžianti lengviau rasti atitinkančius taškus tarp skirtingų vaizdų. Matoma šviesa ar infraraudonaisiais spinduliais yra šviečiamas gerai žinomas raštas, tada analizuojamas poslinkis tarp išeinančio rašto ir fotoaparato matomo rašto (2 pav).

2 paveikslas: (a) IR raštas, kurį šiuo atveju „Kinect“ jutiklis paskleidžia scenoje; (b) pavyzdys, kaip „Kinect“ jutiklis stebi IR raštą. (Vaizdas iš BBZippo)

 

Struktūros jutiklis, pirmo karta „Kinect“ ir „DotProduct“ jutikliu, korie naudojo šį aktyvų stereo principą. Privalumas yra tas, kad ši technika gali vienu metu įrašyti ir gylį, ir matomą spalvą.

Lazeriniai skaitytuvai (Lidar)

Lidar (arba 3D lazerinis skenavimas) atstumų matavimui naudoja skirtingus principus. Žodis Lidar yra žodžių light(šviesos) ir radar(radaras) sutraukimas. Lidar vėl galioja du skirtingi principai: impulsinis skrydžio laikas (TOF) ir fazės poslinkis.

3D skaitytuvas
3 paveikslas: Skrydžio laiko lazerinio skenavimo principas. Raudonas spindulys yra išeinantis, žalias - atspindėtas. Skaitytuvas matuoja atstumą d, paprasčiausiai paimdamas pusę laiko tarp lazerio impulso paleidimo ir jo atspindžio gavimo, padauginto iš šviesos greičio.

Skrydžio laikas

Šis tipas yra lengviausiai suprantamas. Tai šiek tiek panašu į aido naudojimą atstumui matuoti: laikas tarp jūsų šaukimo ir aido girdėjimo rodo, iš kaip toli atsispindi jūsų balsas. Pakeiskite „balsą“ į „lazerio impulsą“, o likusi dalis yra ta pati: laikas tarp impulso, palikusio prietaisą ir grįžusio atspindžio suteikia atstumą iki šios atspindžio vietos. Atsižvelgiant į tai, kad šviesa juda greičiu 299 792 458 m / s, šie skaičiavimai yra greiti!

Radaro (naudojant radijo bangas) principas yra tas pats, kaip ir Lidar(naudojant šviesos bangas) ir sonar (naudojant garso bangas).

Lyginant su fazės poslinkiu, skrydžio laikas paprastai gali matuoti didesnius atstumus, iki 200–300 metrų (656–984 pėdų), tačiau mažesniu tikslumu. Jis taip pat gali išmatuoti mažiau taškų per sekundę (~ 50 000 taškų per sekundę), nes vienu metu gali išsiųsti tik vieną šviesos impulsą.

Fazės poslinkis

Tokio tipo skaitytuvuose vadinamasis „moduliatorius“ keičia lazerio spindulio intensyvumą, atsižvelgiant į skleidimo laiką. Skaitytuvas naudoja laiką, per kurį šviesa atsispindi, apskaičiuodamas atstumą nuo ten, kur jis atsispindėjo. Tai parodyta 4 pav.

3D skaitytuvas
4 paveikslas. Fazės poslinkio lazerinio skenavimo principas. Iš šaltinio skleidžiamas lazerio impulsas, kurio intensyvumas yra laiko funkcija (I0 buvo skleidžiamas laiką t0, I1 laiką t1 ir taip toliau). Spalvotos juostos nurodo pulso intensyvumą tam tikru metu. Taigi kai jutiklis (arba fotoaparatas) mato intensyvumų seką I0 1 2 jis gali nustatyti, kuriuo metu buvo išsiųstas pulsas, tokiu būdu išmatuoti, kiek laiko reikėjo, kad atsispindėtų, ir iš šio laiko vėl apskaičiuoti atstumą.

Išmatuodamas spindulio intensyvumą, skaitytuvas gali žinoti, kurį impulsą jis matuoja tam tikru metu. Jei spinduliai grįžta kita tvarka, nei jie buvo išsiųsti (nes atspindžio taškas buvo toliau), skaitytuvas vis tiek gali žinoti, kokia tvarka sijos buvo išsiųstos. Tai reiškia, kad jis gali išsiųsti daugiau impulsų per sekundę, nes nereikia laukti, kol šviesa sugrįš, kad išsiųstų kitą impulsą.

Dėl to fazinis skaitytuvas gali išmatuoti apie milijoną taškų per sekundę. Šio metodo trūkumas yra tai, kad atstumas yra apytiksliai nuo 60 iki 200 metrų (197–656 pėdų).

Deriniai

Abiejų principų kombinacijos taip pat egzistuoja, pvz Leica WaveForm Digitizer technologija. Ši technologija teikia greičio, atstumo ir tikslumo matavimo kompromisą.

Statinis ar mobilus?

Mobilieji skaitytuvai taip pat populiarėja. Mobilieji skaitytuvai niekada negali būti tokie tikslūs kaip statiniai skaitytuvai. Tačiau jie gali padengti daugiau ploto per trumpesnį laiką, išlaikant priimtiną tikslumą, <2 cm (0,8 ″).

Norėdami nuskaityti didelį projektą naudojant statinius skaitytuvus, operatoriams reikia daugybės skirtingų nuskaitymo pozicijų, kad būtų aprėptas visas projektas (taip pat žr 5 pav). Tik atidžiai kalibruodami skaitytuvus visose šiose vietose (tai užima daug laiko), jie gali sujungti visus savo duomenis neįtraukdami klaidų.

kas yra taškinis debesis, kas yra taškinis debesis? 3D skaitytuvas
5 paveikslas: Iš 1 skaitytuvo matoma kairioji objekto A pusė, bet viska kita mėlynoje srityje yra už objekto A (įskaitant objektą B), tai nematoma 1 skaitytuvui. Iš 2 skaitytuvo yra matomos A ir B apačios, bet viskas, kas yra šviesiai raudoname plote, yra nematoma skaitytuvui 2. Purpuriniai skerspjūviai nematomi nė vienam skaitytuvui.

 

Mobilieji skaitytuvai yra greitesni, dėl to ir pigesni, tačiau šiek tiek mažiau tikslūs. Dažniausiai jie yra pakankamai tikslūs, kad būtų galima pritaikyti daugumoje architektūros programų. Šie sprendimai naudoja protingus SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping) algoritmus, skirtus išlaikyti galimas derinimo klaidas kuo mažesnes.

Tokio mobiliojo skaitytuvo pavyzdys yra Geoslam Zeb-REVO. Norėdamas jį naudoti, operatorius vaikšto skaitytuvu aplink reikiamą (-as) vietą (-as) ir matuoja iki 50 000 taškų per sekundę. Tada SLAM metodai gali sujungti visus išmatuotus taškus į vieną taškinį debesį, kurio tikslumas yra ~ 1,5 cm (0,6 ″).

Kitas mobilusis skaitytuvas yra NavVis M6. Tai yra savotiškas vežimėlis, kurį operatorius gali stumdyti. NavVis teigia, kad ši sistema suteikia gerą kompromisą tarp nuskaitymo greičio ir tikslumo: plotas, kurį operatorius per dieną gali nuskaityti yra 10 kartų didesnis, nei su statiniu skaitytuvu ~ 2000 m.2 (21 527 pėdų2). Naudojant SLAM algoritmus, tikslumas yra geresnis nei 1 cm (0,4 ″).

Kitą savaitę

Grįžkite kitą savaitę ir sužinokite, kaip suplanuoti taškinio debesies nuskaitymo projektą.

Paruošę išbandyti BricsCAD?

Lengva išbandyti, lengva nusipirkti, lengva turėti. Tai yra BricsCAD. Išbandykite visus mūsų produktus nemokamai 30 dienų www.bricsys.com. Pasirinkimo laisvė ir neterminuotos (nuolatinės) produktų licencijos, veikiančios visomis kalbomis visose vietose. Jums patiks tai, ką mes jums sukūrėme su BricsCAD produktų šeima.

Skaitykite toliau

Kaip naudoti taškinius debesis BricsCAD

  1. Kokia prasmė?
  2. Beprasmybė be skaitytuvų
  3. Skenuodami projektą venkite drumstų lūkesčių
  4. Programinės įrangos debesis
  5. Puikus įvykdymas
  6. Nuskaitymas į BIM