Обзор программных продуктов для обработки данных наземного лазерного сканирования Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 528.721.221.6

Д.В. Комиссаров, А.В. Иванов

СГГ А, Новосибирск

ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ НАЗЕМНОГО ЛАЗЕРНОГО СКАНИРОВАНИЯ

Технология трёхмерного лазерного сканирования активно внедряется в производство и занимает достойное место рядом с классическими и устоявшимися технологиями геодезических работ. Одной из основных проблем внедрения новой технологии является наличие программного обеспечения, предназначенного для обработки результатов лазерного сканирования. На данный момент на рынке программных продуктов существует ряд пакетов, решающих задачу обработки результатов сканирования. Высокая цена и спецификация каждого программного пакета обуславливает задачу выбора наиболее удовлетворяющей поставленным целям и требованиям программы. Каждый из существующих программных продуктов обладает своими преимуществами и недостатками.

Региональный центр лазерного сканирования, находящийся в Сибирской государственной геодезической академии, провёл исследование некоторых программных продуктов, предназначенных для обработки данных наземного лазерного сканирования. Среди них:

- RealWorks Survey 4.2 (Mensi, Франция);

- Cyclone 5.1 (Cyra Technologies, США);

- RapidForm (INUS Technology, Корея).

Программное обеспечение (ПО) RealWorks suvey 4.2 простой в управлении продукт, предназначенный для постобработки результатов лазерного сканирования, который обладает следующими возможностями:

- Сшивка сканов и их трансформирование во внешнюю систему координат несколькими способами: с помощью связующих марок или сфер и характерных точек объекта;

- Получение геометрических характеристик объекта сканирования (размеры, площадь, объем);

- Получение продольных и поперченных разрезов и сечений и сравнение этих данных с проектной моделью. Эта функция наиболее актуальна при съемке таких инженерных сооружений, как тоннели;

- Построение ортофотоизображений по данным лазерного сканирования. Основное применение этой функции - создание двумерных чертежей объекта, что, например, актуально при съемке фасадов зданий;

- Построение поверхности объекта в виде нерегулярной сети треугольников (Mesh-поверхность). Моделирование объекта в виде mesh-поверхности находит широкое применение при съемке объектов, которые невозможно описать в виде набора простых геометрических примитивов, например, скульптур, рельефа и т.д.;

- Импорт и экспорт в различные программы и CAD приложения в форматы: .rwp,. ppf, .soi, .asc, .txt, .iQscan, .neu, .dxf, .dwg, .dcp, .cr5, .crd.

Программный продукт Cyclone 5.1, который является одним из самых мощных инструментов для построения трехмерных векторных моделей зданий, сооружений и сложных технологических объектов. Основной модуль программы позволяет моделировать трубы, плоскости, стальные конструкции, поверхности неправильной формы и др. Одной из наиболее удобных функций программы является возможность вписывания различных геометрических примитивов в облако точек в автоматическом, полуавтоматическом и интерактивном режимах. Также имеются функции сшивки сканов, получение геометрических характеристик об объекте, импорт и экспорт в другие программы в форматы: .stl, .pts, .svy, .xyz, .bmp, .tif, .jpg, .coe, .cgp, .scan, .3dd, .dxf.

В региональном центре лазерного сканирования СГГА ПО Cyclone использовалось для построения трёхмерных моделей установки комплексной подготовки газа, электрической подстанции, станции Новосибирского метрополитена, ипподрома, биатлонного комплекса в Новосибирске. Опыт работы с программой показал ее эффективность при построении трехмерных моделей подобных объектов.

Программный продукт RapidForm также предназначен для обработки результатов лазерного сканирования и имеет ряд функций таких, как:

- Фильтрация облака точек;

- Сглаживание и разряжение облака точек;

- Построение двух и трёхмерных поверхностей с их последующим редактированием;

- Построение моделей объектов неправильной формы;

- Анализ модели и ее сравнение с проектом;

- Мощный цветовой редактор позволяющий раскрасить, нанести текстуру на материал.

Большой выбор разнообразных фильтров, прореживание точек (произвольное или равномерное с учётом кривизны поверхности), снижение «шумов» измерений, удаление или скрытие лишних точек, создание и редактирование полигонов, создание модели поверхности в виде нерегулярной триангуляционной сети, полное или частичное заполнение коллизий с учётом кривизны поверхности, интерактивное сглаживание облаков точек и построенных поверхностей, разделение и совмещение поверхностей, создание NURBS-поверхностей в автоматическом режиме делают программу RapidForm мощнейшим средством при обработке результатов лазерного сканирования объектов неправильной формы (памятников архитектуры, скульптур, рельефа, тела человека и животных и т.п.).

Дополнительными возможностями ПО RapidForm являются: мощная функция, позволяющая произвести сравнительный анализ точности построения модели и вывести отчёт в виде текстового файла, чертежей, карт поверхностей т.д.; большой выбор входных и выходных форматов файлов (.pts, .asc, .hym, .bre, .stb, .sel, .bin, .xyz, .txt, .surf, .dxf, .dwg, .cbk, .grc).

Проведенный анализ представленных программных продуктов позволяет сделать вывод, что ни одна из существующих программ обработки результатов лазерного сканирования не решает абсолютно всех проблем, связанных с трехмерным моделированием объектов и решение о приобретении того или иного ПО должно соответствовать поставленным целям и задачам.

© Д.В. Комиссаров, А.В. Иванов, 2005