CREDO 3D СКАН

Описание

Призначення системи CREDO 3D СКАН

Перетворення з фотограмметричних і лазерних хмар точок цифрової моделі місцевості (ЦММ) інженерного призначення є трудомістким і рутинним завданням. CREDO 3D СКАН автоматизує цей процес, що дозволяє істотно скоротити часові витрати на обробку фотограмметричних і лазерних хмар точок.

ЗАДАЧІ, ЩО ВИРІШУЮТЬСЯ У CREDO 3D СКАН:

• завантаження/вивантаження хмар точок в форматах: LAS, LAZ, текстових файлів з налаштуванням формату;
• відображення хмар точок в тривимірному вигляді (3D), на площині (2D) і в вертикальних перетинах;
• завантаження і відображення репозиціонованих фотозображень в форматах Riegl, Leica Pegasus, АГМ-МС, CHC Alpha 3D, kml спільно з хмарою точок;
• робота з цілою хмарою, обраної областю або окремими його шарами;
• вимірювання по хмарах точок в плані, в 3D, в поперечних розрізах;
• фільтрація хмари точок за порогом різних значень, виміряних або розрахованих;
• розрахунок нормалей для точок хмари;
• розрахунок висоти над рельєфом для точок хмари;
• фільтрація різних видів шумів в хмарі точок;
• виділення (класифікація) рельєфу;
• створення матриць висот по хмарах точок;
• адаптивне проріджування хмари точок і побудова цифрової моделі рельєфу (ЦМР);
• розпізнавання точкових і лінійних об’єктів ситуації і створення по ним топографічних об’єктів в тривимірному вигляді (3D), на площині (2D);
• автоматичний пошук ліній електропередачі (стовпи і дроти) по хмарі точок з подальшою інтерактивної перевіркою результатів;
• автоматичний пошук дорожніх знаків по фотозображенням з геопросторової прив’язкою з наступною локалізацією положення знаків по хмарі точок і інтерактивної перевіркою результатів;
• створення світлофорів з динамічними властивостями (додаткові секції, стрілки) по хмарі точок;
• можливість автоматичного розпізнавання по хмарі точок об’єктів дорожньої інфраструктури: розмітки, бровок і підошов земляного полотна, кромок покриття, бордюрів, стовпів дорожніх знаків, сигнальних стовпчиків;
• створення растрових зображень по хмарах точок;
• інтерактивне розпізнавання лінійних об’єктів за растрами, отриманими з хмар точок та ортофотопланів;
• створення і редагування топографічних об’єктів для підготовки топографічних планів при виконанні невеликих проектів;
• експорт даних цифрової моделі місцевості (ЦММ) або цифрової моделі рельєфу (ЦМР) в форматах: DXF, TopoXML (LandXML), MIF / MID і текстових файлів з налаштуванням формату;
• експорт елементів організації дорожнього руху в форматі TopoXML.

ПІДГОТОВКА ВИХІДНИХ ДАНИХ

Робота в програмі CREDO 3D СКАН починається зі збору вихідних даних. Інформація по хмарі точок може бути отримана в різних форматах: програмою підтримуються формати LAS, LAZ, також можливий імпорт хмар точок з текстових файлів з налаштуванням формату. Крім того, можна завантажувати фотозображення і панорами з геопросторової прив’язкою на область, яку займає хмара точок. Фотозображення можна переглядати в окремому вікні (вікно фотозображень повністю синхронізовано з камерою 3D-вікна) або в режимі поєднаного перегляду в 3D-вікні. При роботі в плані і 3D можливий вибір певної фотографії, для визначення характеристик об’єкту при відображенні ситуації.

У програмі CREDO 3D СКАН підтримується робота з растровими картами, планами, аерофотознімками в різних форматах (CRF, BMP, TIFF, JPEG, PNG, TMD і т.д.), З веб-картами картографічних Інтернет-сервісів Google Maps і Bing, також можливо додавання призначених для користувача файлових серверів (рис. 1).

При необхідності до накладеному зображенню картографічного сервісу може бути застосована додаткова трансформація для усунення локальної неузгодженості глобальної і регіональної систем.

НАЛАШТУВАННЯ ПРОЕКТУ. РОБОТА З ХМАРОЮ ТОЧОК В ТРИВИМІРНОМУ ВИГЛЯДІ. ФІЛЬТРАЦІЯ ХМАРИ ТОЧОК

Перед імпортом даних в програму CREDO 3D СКАН можна задати всі налаштування проекту в режимі одного вікна. Ви можете налаштовувати параметрів класифікатору топографічних об’єктів, вибір системи координат, вибір варіанту відображення об’єктів на площині і одиниць вимірювання. У програмі є можливість імпортувати системи координат з бази даних EPSG, для зручності пошуку об’єктів в базі реалізований графічний інтерфейс (рис. 2)

Після імпорту хмара точок відображається в двомірному вигляді у вікні План, де на площині можна оцінити завантажені дані. Для зручної роботи з тривимірною хмарою у вікні План є можливість відображення динамічного поперечника, що будує розріз 3D вигляду (включаючи хмари точок, матриці висот, які відображаються в 3D об’єкти). Вікно відображає поперечник по нормалі до заданої лінії під курсором у вікні план (рис. 3). Поточний поперечник можна заблокувати, що дозволяє виконати вимірювання, створити точкові і лінійні об’єкти у вікні. При необхідності можна налаштувати ширину перетину і вертикальний масштаб.

Для повноти сприйняття і зручності можна перейти до тривимірного виду в 3D-вікні і продовжити роботу (рис. 4). Переміщення у 3D-вікні виконується інтерактивно в усіх напрямках за допомогою колеса, правої або лівої клавіш миші. У програмі реалізовано два повноцінних 3D вікна, що дозволяє зручно працювати зі складним об’єктом, маючи можливість бачити його одночасно з різних сторін і в вигляді зверху (у вікні План)

Перш ніж переходити до вирішення завдань по хмарі точок, можна здійснити фільтрацію завантаженої хмари точок. Фільтрація дозволяє прибрати шуми нижче рельєфу, видалити ізольовані точки, рухомі об’єкти.

В одному проекті фільтри можуть застосовуватися як до всієї хмарі точок, так і до частин хмари (в заданому контурі, до виділених точок, до окремих класифікаційних шарів). При цьому вказівка контуру можна виконувати як в 3D-вікні, так і в вікні План.

При необхідності можна вирізати, виділяти, видаляти частини хмари точок, просто виділяючи області рамкою або контуром в плані або 3D-вікні.

Також можливе об’єднання (зшивання) кількох хмар точок одного проекту в одну хмару точок. До окремих хмар точок можна застосовувати зміщення в плані по осях (dX, dY) або по висоті (dH).

ПЕРЕТВОРЕННЯ ХМАРИ ТОЧОК В ЦМР

Програма CREDO 3D СКАН дозволяє в напівавтоматичному режимі створювати цифрову модель рельєфу (ЦМР). Для цього необхідно виконати кілька дій

:

1. Виконати фільтрацію шумів нижче рельєфу.
2. Виконати класифікацію рельєфу. У програмі реалізовано кілька методів класифікації, що підходять для різних хмар точок і типів місцевості. Можлива як класифікація (віднесення рельєфних точок до шару рельєф), так і створення нової хмари з рельєфними точками. Для фотограмметричних хмар точок є можливість видалення нерельєфних об’єктів, що погано піддаються автоматичній класифікації в інтерактивному режимі, вказуючи опорний контур по рельєфу по периметру об’єкту.
3. Артефакти, що залишились після автоматичної класифікації, які не відносяться до рельєфу, можуть бути усунені вручну (видаленням окремих точок і груп точок). Так само можна розрахувати нормалі і виконати фільтрацію за значенням похилу, усуваючи некоректно класифіковані вертикальні об’єкти по краях хмари або в складних міських умовах.
4. При необхідності роботи з моделлю рельєфу можна створити матрицю висот по рельєфній хмарі точок (шару рельєф хмари точок), при необхідності її інтерполювати. Матриці висот можна використовувати в якості ефективної моделі рельєфу або для оцінки якості виділеного рельєфу.
5. Провести проріджування отриманої хмари точок в залежності від вимог до цифрової моделі рельєфу (максимальна відстань між точками на плоских ділянках, мінімальний розмір, що відображається, мікроформ рельєфу). В результаті буде створено хмару, що містить число точок, яке порівнянне з числом пікетів при інструментальній топографічній зйомці.
6. Перетворити точки зрідженої хмари в точки моделі рельєфу.
7. По точках моделі рельєфу побудувати поверхню. При необхідності, налаштувати параметри відображення цифрової моделі рельєфу (крок горизонталей, підписи і т. п.).

При необхідності можна використовувати точки, отримані традиційними видами зйомок для аналізу якості сканування і виділення рельєфу, коригування моделі. Точки можуть бути імпортовані в модель, при цьому вони будуть відображатись як у вікні План, так і в таблиці Іменовані точки і в 3D-вікні. Спільний перегляд хмари точок і імпортованих точок зйомки в 3D дозволяє швидко і зручно оцінити придатність хмари для моделювання рельєфу. Імпортовані (і створені в програмі) модельні точки використовуються алгоритмами виділення рельєфу в якості опорних точок, які гарантовано є рельєфними.

Програма дозволяє швидко і ефективно створювати структурні лінії по бровках. Для бровок і підошов земляного полотна дороги при наявності чіткої лінії перелому рельєфу структурна лінія може бути розпізнана автоматично. Так само можливо автоматичне розпізнавання бровок на уступах кар’єрів. Для інших випадків програма надає зручні інструменти, що істотно підвищують швидкість роботи і якість результату при ручному створенні структурних ліній. Для чіткої візуалізації областей з похилом можна розрахувати розмалювання області по градієнту похилу. Матриця висот, створена за хмарою точок, дозволяє чітко побачити особливості рельєфу в 3D. А динамічно перебудований по положенню курсору в Плані поперечник дає можливість при відображенні ліній в плані точно позиціонувати їх в характерні місця перелому.

СТВОРЕННЯ І РОЗПІЗНАВАННЯ ТОЧКОВИХ І ЛІНИЙНИХ ОБ’ЄКТІВ СИТУАЦІЇ ПО ХМАРІ ТОЧОК

Створення топографічних об’єктів може виконуватись вручну як в Плані, так і в 3D-вікні. Створення об’єкту можна проводити одночасно у вікні План і 3D, продовжуючи розпочату лінію в тому вигляді, в якому відображення є зручнішим. Це істотно спрощує відображення складних лінійних і площадних об’єктів. Після вибору в хмарі точок об’єкту ситуації відкривається класифікатор топографічних об’єктів, в якому вибирається потрібний об’єкт. Потім він відображається і в 3D-вікні, і в Плані. Об’єкти, які створюються в Плані при наявності заданої моделі рельєфу, отримують позначки профілю з моделі. В якості моделі рельєфу може використовуватись хмара точок з відфільтрованими нерельєфними точками чи класифікаційний шар хмари, що містить рельєфні точки, тріангуляційну поверхню або матрицю висот.

Для зручності роботи в 3D-вікні можна скористатися паралельно відкритим вікном з фотозображенням, тобто завантажити прив’язане фотозображення на область, яка покриває хмару точок (рис. 5)

Оскільки фотозображення має геопросторову прив’язку, хмара точок в 3D-вікні синхронізована з ним, що дозволяє швидко уточнити характеристики складних об’єктів. Можливий як роздільний, так і суміщений перегляд хмари і фотозображень. Положення центрів фотографування відображаються у вікнах План і 3D, що дозволяє в ручному режимі перемикати на потрібне фотозображення.

У CREDO 3D СКАН реалізовано ряд автоматичних методів створення цифрової моделі місцевості по хмарі точок.

Лінії електропередачі можуть бути розпізнані в автоматичному режимі. На першому етапі здійснюється пошук всіх стовпів і інтерактивна валідація результату, на другому — відновлення геометрії проводів. При цьому можна отримати, як окремі дроти, так і всю лінію одним лінійним об’єктом (рис. 6).

Розпізнавання об’єктів ситуації можливе, як у 3D-вікні, так і в Плані (рис. 7).

Для роботи в Плані можна «розрізати» хмару точок на шари, еквідістантно рельєфу. Виділення шарів можливе після розрахунку висот точок над рельєфом. Подальше виділення шару виконується інтерактивним фільтром по висоті над рельєфом з попереднім переглядом результату. Отримані таким чином шари, можна перетворити в растрові зображення. За растровими зображеннями швидко і зручно в інтерактивному режимі розпізнається геометрія лінійних об’єктів. Створені таким чином лінійні об’єкти отримують позначки вузлів з моделі рельєфу, в результаті формуються тривимірні лінійні і площадні топографічні об’єкти. У програмі реалізований ряд інструментів обробки растрових зображень, що дозволяють виконати підготовку растрів для якісної векторизації. Інструменти дозволяють працювати як з чорно-білими, так і з кольоровими растрами. При необхідності окремі елементи можуть бути векторизовані в напівавтоматичному режимі і з кольорових ортофотопланів (після попередньої підготовки).

СТВОРЕННЯ І РОЗПІЗНАВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ДОРОГИ І ОБ’ЄКТІВ ОРГАНІЗАЦІЇ ДОРОЖНЬОГО РУХУ ПО ХМАРІ ТОЧОК

CREDO 3D СКАН дозволяє виконувати автоматичне розпізнавання елементів дорожньої інфраструктури: розмітки (за даними інтенсивності), стовпів дорожніх знаків, сигнальних стовпчиків, бровок і підошов земляного полотна, кромок покриття (при наявності явного перепаду висот по відношенню до узбіччя), бордюрів. Для максимальної автоматизації процесу розпізнавання об’єктів можливий імпорт траєкторії мобільного сканеру і розрахунок по траєкторії приблизного положення траси автомобільної дороги (рис. 8).

Програма дозволяє розпізнавати та класифікувати по ГОСТ Р 52290-2004 дорожні знаки. Пошук проводиться по фотозображенню, отриманому під час сканування з використанням каскадного детектору. Знайдені області проходять класифікацію нейронною мережею. Отримані таким чином положення дорожніх знаків на фото використовуються для локалізації площин знаків по хмарі точок. Весь процес відбувається в автоматичному режимі, по завершенню запускається інтерактив валідації результатів розпізнавання знаків з можливістю коригування класу знаку, його положення або додавання пропущених знаків. Якщо при виконанні сканування не було перешкод, що створюють «тіні» в хмарі точок, а фотографування проводилося з частотою близько 1 фото на 10 метрів траєкторії, в автоматичному режимі може бути знайдено до 100% дорожніх знаків. У поточній версії програми розпізнаються всі класи знаків, крім покажчиків (5.23.1-5.26, 6.9.1 — 6.21.2) і табличок (8.1.1 — 8.24).

При необхідності розстановка дорожніх знаків по хмарі може виконуватися і вручну. При наявності прив’язаних фотозображень CREDO 3D СКАН буде намагатися знайти і класифікувати створюваний знак по фотозображенню, автоматично виставляючи номер знаку створюваному об’єкту.

У програмі можливе вирішення завдань по оцінці дороги за матеріалами лазерного сканування: розрахунок індексу рівності IRI з формуванням відомості рівності і графіку рівності, а також аналіз дефектів (колії, ями, стан узбіччя) з графічною візуалізацією (рис. 11). Так само можливо виконати розрахунок похилів дорожнього полотна по хмарі точок з заданим кроком.

АВТОМАТИЗОВАНА ВЕКТОРИЗАЦІЯ УСТУПІВ КАР’ЄРУ ПО ХМАРАМ ТОЧОК. ВИДІЛЕННЯ ЗОВНІШНІХ КОРДОНІВ ЗАМКНУТИХ ПРОСТОРІВ

У CREDO 3D СКАН реалізована методика автоматизованого пошуку ліній зламу рельєфу зі створенням векторних структурних ліній на них. Пошук виконується в кілька етапів, на кожному етапі можна оцінити повноту і якість роботи алгоритму, уточнити параметри для досягнення найкращого результату (рис 12).

Фінальний етап виділення бровок дозволяє інтерактивно керувати параметрами і бачити в режимі попереднього перегляду одержуваний на основі поточного значення параметрів результат.

При необхідності отримані бровки можна відфільтрувати по довжині, видаливши незначні елементи і шуми, а також виконати автоматичне зшивання однотипних елементів.

CREDO 3D СКАН дозволяє виконати класифікацію точок зовнішніх кордонів замкнутих просторів (підземні гірничі виробки, приміщення). В результаті роботи функції хмара точок класифікується на точки кордонів простору і внутрішні точки (шум, технологічне обладнання, люди, предмети).

СТВОРЕННЯ КРЕСЛЕНЬ, ЕКСПОРТ ДАНИХ

Невід’ємною частиною роботи на будь-якому об’єкті є підготовка креслень. Вони можуть знадобитися як у вигляді звітних документів, так і для вирішення інших завдань. Вибирається область, що покривається кресленням довільної конфігурації або з заданим розміром листа. Після цього креслення відправляється на друк або зберігається в файлі потрібного формату.

Результати обробки даних хмар точок можна експортувати в файли наступних форматів: DXF, MIF / MID, LAS, LAZ, TopoXML (LandXML), а також різних растрових форматах.

ПЕРЕВАГИ ОБРОБКИ ДАНИХ ЛАЗЕРНОГО СКАНУВАННІ У CREDO 3D СКАН

Програма CREDO 3D СКАН дозволяє автоматизувати процес обробки даних фотограмметричних і лазерних хмар точок для створення цифрової моделі місцевості: модель рельєфу і ситуації, призначені для вирішення різних прикладних інженерних задач, а також вирішення завдань по оцінці дороги і створення моделі дорожньої інфраструктури і засобів організації дорожнього руху.

Зручний інтерфейс програми 3D СКАН з можливістю автоматизації процесів обробки хмар точок і моделювання забезпечує максимальну продуктивність і якість кінцевого результату.

CREDO 3D СКАН входить до складу геодезичного напрямку комплексу CREDO. За рахунок спільної обробки даних інженерно-геодезичних вишукувань в єдиному інформаційному середовищі, отриманих різними методами, ви забезпечуєте собі максимальну продуктивність і якість.

 

Для отримання розгорнутої консультації щодо детальних умов придбання програмного забезпечення CREDO або отримання безкоштовної тимчасової версії будь-якої програми, заповніть форму замовлення: