Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Úvod do 3D skenování Ing. Tomáš Křemen, Ph.D. Katedra speciální geodézie Fakulta stavební, ČVUT v Praze Doporučená literatura: [1] Štroner, M. a kol.:

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Úvod do 3D skenování Ing. Tomáš Křemen, Ph.D. Katedra speciální geodézie Fakulta stavební, ČVUT v Praze Doporučená literatura: [1] Štroner, M. a kol.:"— Transkript prezentace:

1 1 Úvod do 3D skenování Ing. Tomáš Křemen, Ph.D. Katedra speciální geodézie Fakulta stavební, ČVUT v Praze Doporučená literatura: [1] Štroner, M. a kol.: 3D skenovací systémy Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, 2013, ISBN [2] Štroner, M. - Pospíšil, J.: Terestrické skenovací systémy. Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha, s. ISBN [3] Kašpar, M.- Pospíšil, J.- Štroner, M.- Křemen, T.- Tejkal, M.: Laser Scanning in Civil Engineering and Land Surveying. Vega, s.

2 2 Úvod do 3D skenování Obsah: 1. Základní pojmy 2. Principy a základní typy 3. Vlivy působící na skenování. 4. Postup měření a zpracování naměřených dat. 5. Kinematické 3D skenování – odlišnosti a vlastnosti. 6. Vybrané existující systémy 7. Podstatné parametry 3D skenovacích systémů. 8. Aplikace terestrických systémů.

3 3 1. Základní pojmy Skenování: - neselektivní určování prostorových souřadnic objektu a jejich ukládání do paměti, - provádí se pomocí skeneru, automaticky podle nastavených parametrů, - je řízeno počítačem, - výsledkem je tzv. mračno bodů obsahující desítky, i stovky miliónů bodů.

4 4 Hlavní znaky měření: - neselektivní určování 3D souřadnic, - obrovská množství bodů (mračna), řádově miliony, - velká rychlost měření, bodů za sekundu a více (miliony), - nutná nová forma zpracování, zvláště pro geodety. 1. Základní pojmy

5 5 Skenery: - přístroje, které určují prostorovou polohu diskrétních bodů 1. Základní pojmy

6 6 2. Principy a základní typy Dělení pozemních statických systémů podle principu měření :

7 7 Polární skener: - z hlediska principu se jedná o totální stanici s bezhranolovým dálkoměrem (nikoli provedením), - dálkoměr na principu měření tranzitního času nebo fázového rozdílu. 2. Principy a základní typy

8 8 Polární skener: 2. Principy a základní typy

9 9 Skener se základnou - jednokamerový : - souřadnice jsou určovány na základě „protínání z úhlů“ ze základny. 2. Principy a základní typy

10 10 Skener se základnou - dvoukamerový : -souřadnice jsou určovány na základě „protínání z úhlů“ ze základny, projektor slouží jen k označení bodů, -Jsou skenery s projektorem (strukturované světlo i bez). 2. Principy a základní typy

11 11 Dělení podle zorného pole : - kamerový - panoramatický 2. Principy a základní typy

12 12 Polární skener měří: - vodorovný směr, - svislý úhel, - šikmou délku (fázový nebo pulsní dálkoměr). - (obrazová data – digitální fotografie interní x externí). Souřadnicová soustava: - počátek ve vztažném bodě skeneru, - obecně skener není horizontován, tj. souřadná soustava je obecně natočená a umístěná, - do geodetického systému nutno transformovat prostorovou transformací. 2. Principy a základní typy

13 13 Vnitřní vlivy (chyby skeneru) - přesnost určení délky, -přesnost určení vodorovného směru a svislého úhlu. Vnější vlivy - vliv prostředí na průchod svazku, - vliv geometrie skenovaných objektů na měření, - vliv povrchu skenovaných objektů na měření. Vlivy zpracování -Transformace, spojování skenů; -(aproximace při zpracování). 3. Vlivy působící na skenování

14 14 Vnitřní vlivy (chyby skeneru) - přesnost určení délky, -přesnost určení vodorovného směru a svislého úhlu. -Nelze běžně opakovat měření a zvyšovat přesnost, -nelze měřit ve dvou polohách. 3. Vlivy působící na skenování

15 15 Vnější vlivy -vliv prostředí na průchod svazku (refrakce) Terestrická měření často probíhají v časově a opticky proměnných, přízemních vrstvách zemské atmosféry. V důsledku změn stavových parametrů prostředí dochází ke změně indexu lomu tohoto prostředí a toto je pak z optického hlediska nehomogenní. Paprsky elektromagnetického záření pak v takovémto prostředí přestávají být přímkami a stávají se obecnými prostorovými křivkami. 3. Vlivy působící na skenování

16 16 Vnější vlivy - vliv geometrie skenovaných objektů na měření: 3. Vlivy působící na skenování

17 17 Vnější vlivy - vliv geometrie skenovaných objektů na měření: 3. Vlivy působící na skenování

18 18 Vnější vlivy - vliv geometrie skenovaných objektů na měření: 3. Vlivy působící na skenování

19 19 Vnější vlivy - vliv povrchu skenovaných objektů na měření. 3. Vlivy působící na skenování MATERIÁL REFLEKTIVITA / % Bílý papírdo 100% Stavební dřevo (borovice, čistá, suchá)94% Sníh80-90% Bílé zdivo85% Jíl, vápenecdo 75% Potištěný novinový papír69% Listnaté stromytyp. 60% Jehličnaté stromytyp. 30% Plážový, pouštní písektyp. 50% Hladký beton24% Asfalt s oblázky17% Láva8% Černý neoprén5%

20 20 -Rekognoskace měřeného prostoru. -Volba stanovisek pro skenování. (kamerový x panoramatický). -Signalizace a zaměření identických bodů. (umělé x přirozené). -Měření. (Skenování, pořizování obrazových dat). -Vstupní úpravy mračen bodů. -Spojování jednotlivých skenů (transformace (registrace)). -Úpravy mračen bodů. -Zpracování dat -aproximace objektů plochami (rovina, koule, válec, atd. …), -modelování s využitím mnoha plošek (trojúhelníkové sítě), -aproximace plochami s proměnlivou křivostí (např. B- spline). -Vizualizace (přiřazení barev, textur, skutečných barev), vytváření prezentací, animací a pod. 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

21 21 Signalizace a zaměření identických bodů: 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

22 22 Signalizace a zaměření identických bodů: 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

23 23 Signalizace a zaměření identických bodů: - Lze využít přirozeně signalizovaných bodů, které lze modelováním přesně určit a zároveň zaměřit, jako např. ostré rohy, středy koulí nebo jejich části. -zejména se využívají identické body dodávané výrobcem ke konkrétnímu přístroji, většinou lze použít i speciální procedury nalezení a zaměření, -zaměření obvykle běžnými geodetickými metodami, -ovlivňují přesnost spojování mračen bodů, -musí umožnit transformaci s kontrolou. Lze pracovat bez identických bodů (jedno stanovisko nebo metoda minimální vzdálenosti povrchů). 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

24 24 Spojování jednotlivých skenů: -Spojování pomocí identických bodů (transformace MNČ). 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

25 25 Spojování jednotlivých skenů: -Spojování skenů na základě překrytu (ICP Algoritmus, Iterative Closest Point Algorithm). 1. Pro každý bod se nalezne nejbližší bod z druhé množiny. 2. Vypočítá se transformační klíč bodů na určené nejbližší body. 3. Body se přetransformují na takto určenou pozici. 4. Postup se opakuje do ustálení. Vlastnosti: -ne vždy konverguje, nutný členitý a nepravidelný povrch, -kvalita výsledku je nižší než u identických bodů (záleží zejména na rozestupu bodů). 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

26 26 Úpravy mračen bodů: -Redukce dat, -odstraňování nadbytečných bodů - > sjednocení hustoty bodů, -Čištění -Odstraňování chybně zaměřených nebo zbytečných bodů, -Vyhlazování -odstraňování šumu speciálními postupy – průměrování buněk, prokládání malého okolí bodu rovinou apod., -Zahušťování -Doplnění na základě fotografií – promítnutí bodů na existující plochu. 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

27 27 Zpracování dat -spojené a upravené mračno bodů -aproximace objektů plochami (rovina, koule, válec, atd. …), -modelování s využitím mnoha plošek -trojúhelníkové sítě (TIN, Triangular Irregular Network), -aproximace plochami s proměnlivou křivostí (např. B- spline). Vizualizace -přiřazení barev, textur, skutečných barev, -vytváření prezentací, animací, průletů a pod. 4. Postup měření a zpracování naměřených dat.

28 28 U terestrického skenování je stanovisko a orientace stabilní, u kinematického se měří za pohybu s proměnlivým natočením, tj. každý bod má odlišné stanovisko a orientaci. -Skener je doplněn dalšími senzory (podobně jako u letecké fotogrammetrie), obvykle: -GNSS přijímače, -inerciální navigační systém, -časová synchronizace jednotlivých údajů, -(odometr, kamery). 5. Kinematické 3D skenování – odlišnosti a vlastnosti.

29 29 5. Kinematické 3D skenování – odlišnosti a vlastnosti.

30 30 5. Kinematické 3D skenování – odlišnosti a vlastnosti.

31 31 5. Kinematické 3d skenování – odlišnosti a vlastnosti.

32 32 Skenerů pro oblast zeměměřictví je na současném trhu mnoho, např. firmy: -Riegl, -Leica, -Trimble, -Faro, -Topcon, -Callidus, -Optech, -Gom, Ke skenování lze využít i motorizované totální stanice s příslušným programem, je to ale velmi pomalé, cca 15 b/s. Dnes už existuje totální stanice s podstatně vyšší rychlostí měření (1000 b/s) 6. Vybrané existující systémy.

33 33 Další systémy: 6. Vybrané existující systémy. Callidus CT 900

34 34 Další systémy: 6. Vybrané existující systémy. Cavity Autoscanning Laser System

35 35 Další systémy: 6. Vybrané existující systémy. Handyscan

36 36 -Přesnosti měření délky, vodorovného směru a svislého úhlu. -Dosah – pozor na definovanou odrazivost cíle. -Minimální rozestup bodů (maximální hustota). -Velikost stopy. -Rychlost měření. -Operační podmínky (teplota, vlhkost, výbušné prostředí). -Bezpečnostní třída použitého laseru. -Softwarové vybavení. 7. Podstatné parametry 3D skenovacích systémů.

37 37 8. Aplikace terestrických systémů. -Zaměřování složitých technologických celků a konstrukcí. -Zaměřování reálného stavu stavebních konstrukcí. -Dopravní stavby. -Topografické mapování terénních útvarů. -Měření v podzemních prostorách. -Dokumentace památek v oblasti architektury a archeologie. -atd.

38 38 Děkuji za pozornost…


Stáhnout ppt "1 Úvod do 3D skenování Ing. Tomáš Křemen, Ph.D. Katedra speciální geodézie Fakulta stavební, ČVUT v Praze Doporučená literatura: [1] Štroner, M. a kol.:"

Podobné prezentace


Reklamy Google