Bardziej „rzeczywiste” kolory chmur punktów

Realistyczne kolory w chmurach punktów poprawiają percepcję, co może sprzyjać lepszej analizie i podejmowaniu decyzji.

Chmury punktów z systemów skanowania laserowego, które zawierają kamery RGB, mogą być kolorowane podczas przetwarzania końcowego lub, w niektórych przypadkach, w locie. Jednak zróżnicowane warunki oświetleniowe, które mogą wystąpić w ramach jednego projektu, gdy użytkownik porusza się między przestrzeniami wewnętrznymi i zewnętrznymi lub od zacienionych narożników do blasku jasnych świateł, mogą skutkować kolorami, które choć dokładne, nie oddają koloru doświadczanego przez ludzkie oko na miejscu. Wielu praktyków postrzega to jako „coś, z czym musimy żyć”. Na szczęście, dzięki nowej funkcji Vivid Colours w Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS, to wyzwanie należy już do przeszłości.

Przed wprowadzeniem funkcji Vivid Colours, niespójna i frustrująca mieszanka kontrastów i intensywności mogła wynikać z wielu ustawień o różnych kontrastach, jak widać na tym obrazie.

Zrozumienie wyzwań związanych z kolorowaniem chmury punktów

Kolorowanie wnosi wiele wartości do chmury punktów. Podczas nawigacji, analizy, edycji, identyfikacji cech i ich wyodrębniania, kolor zapewnia kontekst i szczegóły, które nie są dostępne z samych punktów. Jeśli jednak chmura punktów składa się z wielu konfiguracji, połączonych i pokolorowanych na podstawie zbliżonych wartości w wielu panoramicznych obrazach RGB, uzyskuje się niespójną i czasami frustrującą mieszankę kontrastów i intensywności.

Wiele stanowisk w połączonej chmurze punktów jest rejestrowanych z różnych lokalizacji, z uwzględnieniem różnych intensywności powrotu lasera, gęstości punktów i warunków oświetleniowych. Wynikowa scalona chmura punktów ma niejednorodne wzory i kolory, które często są trudne do zrozumienia. Tylko najbardziej wykwalifikowani praktycy, którzy przeanalizowali wiele skanów i mają wieloletnie doświadczenie, mogli być w stanie opracować heurystykę, aby zręcznie surfować po reprezentacjach intensywności i kolorów chmury punktów bez zewnętrznych odniesień. Przechwytywanie rzeczywistości szybko się rozwija i istnieje potrzeba zapewnienia szybkich i wiernych rozwiązań dla nowych graczy w tej dziedzinie.    

Niektórzy praktycy uciekają się do wyświetlania chmury punktów na jednym ekranie i obrazu panoramicznego na drugim, aby zapewnić kontekst. Albo przetwarzają chmurę punktów jako pokolorowany model siatki 3D. Żadne z tych podejść nie poprawia ani nie optymalizuje kolorów. Nowe podejście analizuje określone czynniki dla każdego punktu, kolor, intensywność i zakres z perspektywy wielu konfiguracji i wybiera optymalny kolor do zastosowania.

Vivid Colours może mieć znaczący wpływ na chmurę punktów w dalszych produktach, takich jak Leica TruView i Leica Cyclone 3DR. Chmura punktów staje się mniej ziarnista i plamista. Ogólny efekt to lepsza przejrzystość i „prawdziwsze kolory”.

Przedstawiamy Vivid Colours: Rozwiązanie dla wyraźniejszych chmur punktów

„Podobnie jak w przypadku zbierania chmur punktów w terenie, wewnątrz, na zewnątrz lub w trybie mieszanym, różnice w poziomach oświetlenia i gęstości skanowania oznaczają, że dla każdej pozycji skanera ekspozycja i zebrany obraz oraz gęstość zebranych chmur punktów mogą się zmieniać w zależności od konfiguracji” - powiedział Guy Cutting, Senior Product Manager w Leica Geosystems, części Hexagon. „Różnice mogą być potęgowane przez odbicia na ścianach, cienie i inne czynniki. Funkcja Vivid Colours rozwiązuje problem polegający na tym, że chmury punktów są znacznie mniej wyraźne niż mogłyby być”.

Ten ciągły problem doprowadził do opracowania nowej funkcji w najnowszej wersji Cyclone REGISTER 360 PLUS. „Przetworzy on żywe kolory, ale ich nie pokaże. Zostaną one zapisane do uniwersalnego pliku typu LGSx w obszarze eksportu i będą widoczne w kolejnych programach, takich jak Leica TruView Desktop, Leica Cyclone 3DR i innych”. Zoptymalizowane kolory można następnie wykorzystać w innych standardowych formatach eksportu chmur punktów i zapewnić korzyści dla wszystkich dalszych aplikacji.

Rezultaty mogą być spektakularne. Na przykład, ze względu na warunki oświetleniowe, różne wzory odblasków na elemencie takim jak ściana mogą skutkować ziarnistymi lub rozjaśnionymi wzorami. Vivid Colours może wybrać optymalny kolor z nienaruszonych obszarów różnych skanów. Chmura punktów staje się mniej ziarnista i plamista. Ogólnym efektem jest lepsza przejrzystość i „prawdziwsze kolory”.

Zmieniana jest tylko pojedyncza, ujednolicona chmura punktów, a nie surowy skan. Użytkownicy mogą łatwo wybrać opcję Zastosuj żywe kolory do chmury punktów w opcjach publikowania.

Przetwarzanie Vivid Colours: Jak to działa

Ujednolicona chmura punktów może składać się z wielu pojedynczych skanów o wysokiej i niskiej gęstości. Po ich zarejestrowaniu do jednej chmury wykrywane jest nakładanie się obrazów, a kolory są inteligentnie wybierane z odpowiadających im obrazów panoramicznych. Vivid Colours idzie o kilka kroków dalej.

Kandydujące kolory dla osoby o bardzo wysokiej i niskiej ekspozycji, określone na podstawie intensywności powrotu lasera, są odrzucane, chyba że nie ma innych opcji. Podobnie oceniane są intensywności punktów. Często kolor z najbliższej konfiguracji skanowania w grupie jest optymalnym kolorem do zastosowania, więc brany jest pod uwagę zakres. Mogą jednak wystąpić przypadki, w których skanowanie z większej odległości zapewnia najlepszy kolor. Wiele czynników jest ocenianych, ważonych i uśrednianych w celu określenia najlepszego kandydującego koloru.

Chmury punktów nie są degradowane ani odszumiane. Nie są stosowane techniki „usuwania plam” lub „splattingu”. Wynikowe chmury punktów, które mogą wydawać się dość oszałamiające wizualnie, mają po prostu ulepszony wybór kolorów dla zastosowanych punktów.  

„Surowe skany nie są zmieniane, a jedynie eksportowana, pojedyncza, ujednolicona chmura punktów” - powiedział Cutting. „Masz również możliwość uruchomienia Vivid Colours na poszczególnych skanach. Nie zmieniamy jednak obrazów panoramicznych”. Oczywiście kolejnym logicznym krokiem może być zastosowanie ujednoliconych kolorów do obrazów panoramicznych, a nawet ponowne uruchomienie Vivid Colours w celu dalszej optymalizacji. Bardziej wierne kolory wzbogacą dalsze zastosowania, takie jak tworzenie modeli siatki 3D.

Oto porównanie chmury punktów bez Vivid Colours (po lewej) i z zastosowanymi Vivid Colours (po prawej). Lokalizacje z szerszym zakresem potencjalnej ekspozycji od wysokiej do niskiej najbardziej skorzystają z tej funkcji.

Maksymalizacja korzyści dzięki żywym kolorom w chmurach punktów 

W przypadku chmury punktów z zestawu skanów w pomieszczeniu, przy stałym oświetleniu, może nie być widać dużej różnicy, ale uruchomienie Vivid Colours może być nadal korzystne, szczególnie w przypadku warunków nieprzewidzianych lub niezauważonych natychmiast po pobieżnym obejrzeniu chmury punktów - odblasków, cieni, punktów na obrzeżach nakładania się itp.

Skanowanie w plenerze i te, które obejmują zarówno konfiguracje wewnętrzne, jak i zewnętrzne, są tam, gdzie Vivid Colours może mieć ogromne znaczenie. Niekontrolowane środowisko oświetleniowe na zewnątrz jest dynamiczne, zmienia się w zależności od dnia i pory dnia, z szerszym zakresem potencjalnych warunków ekspozycji od wysokich do niskich.

Należy pamiętać, że funkcja Vivid Colours może być stosowana tylko do ustrukturyzowanych skanów ze skanerów statycznych, takich jak Leica RTC360, Leica BLK360, i skanery Leica serii P. Można ją również uruchomić na zaimportowanych skanach statycznych. Skany nieustrukturyzowane, takie jak te z technologią SLAM, jak Leica BLK2GO, Leica BLK2FLY, i Mobilne systemy mapowania (MMS), nie są (jeszcze) obsługiwane przez Vivid Colours.

Korzyści wykraczają poza wizualizację. Lepsza percepcja wizualna sprzyja podejmowaniu lepszych decyzji. Zautomatyzowana klasyfikacja chmur punktów i rozpoznawanie cech, które obejmują kolor w odpowiednich procesach, są przykładami ulepszonych beneficjentów algorytmów.

Przechwytywanie rzeczywistości i wysokiej jakości chmury punktów stały się podstawą cyfryzacji projektowania, budowy i eksploatacji infrastruktury. Wszelkie procesy, które czynią je bardziej „realnymi”, są warte zastosowania.  

Więcej informacji na temat Vivid Colours w wydaniu Cyclone REGISTER 360 PLUS 2025.0 można znaleźć w informacjach o wydaniu.