Avainsana-arkisto: 3D kuvantaminen

Topconin lennokkijärjestelmät ja ContextCapture-ohjelmisto

Vastaa

Miehittämättömät lennokit (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) ja lennokkijärjestelmät (UAS) ovat kovassa huudossa eri sovellusalueilla, myös kartoitustyössä. Topconin Falcon 8 -oktokopterilla sekä kiinteäsiipisellä Sirius Pro -lennokilla saa halutun kohteen valokuvattua tarkasti ja kattavasti.

Lennokin lisäksi tarvitaan kuitenkin myös edistynyt ohjelmisto, jotta kuvattu aineisto saadaan kolmioitua fotogrammetrisesti ja siitä muodostettua vaikkapa tiheä luokiteltu pistepilvi, tarkka digitaalinen korkeus- (DEM) tai pintamalli (DTM), muu 3D-malli tai georeferoitu ortomosaiikki. Mallilta voidaan mitata niin koordinaatteja, etäisyyksiä, pinta-aloja kuin tilavuuksiakin, ottaa poikkileikkauksia ja tehdä analyysejä päätöksenteon pohjaksi.

Topcon julkaisi yhteistyösopimuksen ohjelmistotalo Bentleyn kanssa viime lokakuussa, ja nyt se tarjoaa em. lennokkijärjestelmiensä tuottaman aineiston käsittelyyn Bentleyn ContextCapture -ohjelmistoa. Sillä yksityiskohtaisten pistepilvien, 3D-mallien ja ortokuvien muodostaminen valokuva-aineistosta onnistuu käden käänteessä. ContextCapture on myös integroitavissa esimerkiksi CAD-suunnittelun, paikkatiedon, rakennustekniikan ja maanmittauksen työnkulkuihin ja se tukee yleisimpiä tiedostoformaatteja.

Alla esimerkkivideo ContextCapturella muodostetusta 3D-mallista…

…ja tässä Bentleyn ContextCapture-sivulta toinen esimerkkiaineisto selaimessa tarkasteltavaksi. Navigointi aineistossa onnistuu hiirellä, kokeile myös vaihto- tai ctrl-näppäin pohjassa ja hiiren rullalla. Oikean yläkulman valikosta löytyy myös yksinkertainen mittaustyökalu – monipuolisemmat sitten ContextCapturessa tai käyttämässäsi 3D-työasemaohjelmistossa.

Toinen edustuksessamme oleva ohjelmisto kuvausaineiston käsittelyyn on Agisoft Photogrammetric Kit for Topcon, joka tunnetaan maailmalla laajasti myös Agisoft Photoscan Professional:ina.

Lisätietoa niin lennokkijärjestelmistä kuin ohjelmistoistakin saat meiltä geocenterläisiltä.

Sirius-lennokkijärjestelmän uudet ominaisuudet

Vastaa

Topcon julkaisi aiemmin huhtikuussa 5.0 -version miehittämättömästä Sirius Pro -lennokkijärjestelmästään (UAS) . Suomessa Siriuksen edustaja on Nordic Geo Center.

Uutuutena Sirius Pro 5.0:ssa on mm.

  • Täysin kolmiulotteinen lennonsuunnittelu (Full 3D flight planning). Monet lennonsuunnitteluohjelmistot eivät huomioi maaston korkeuden muutoksia, vaan suunniteltu lentoreitti kulkee samassa tasossa. Tällöin etäisyys maanpintaan ja sitä kautta näytetiheys maastossa (GSD, Ground Sample Distance) vaihtelee. Tasalaatuinen lopputulos edellyttää samaa GSD:tä koko kohdealueella, ja Siriuksen 3D-lennonsuunnittelu huolehtii tästä automaattisesti.
Sirius 5.0 3D flight planning

3D-lennonsuunnittelua MAVinci Desktop 5.0:ssa

  • pystysuorien pintojen tallentaminen (Vertical facade capture). Moni UAS-järjestelmä kuvaa pääasiassa ortogonaalisesti suoraan ylhäältä alaspäin. Pystysuorat pinnat, kuten rakennusten seinät tallentuvat valokuviin joko heikosti tai pahimmassa tapauksessa eivät juuri lainkaan, ja kuvilta tuotetussa 3D-mallissa pystytekstuurit näyttävät venytetyiltä pikseleiltä. Sirius-järjestelmän lennonsuunnittelua, toiminnallisuutta ja jälkikäsittelyä on 5.0-versiossa entisestään kehitetty vastaamaan tähän haasteeseen. Kuten oheisesta esimerkkikuvasta näkyy, myös rakennusten seinien tekstuurit saa toistumaan 3D-mallissa todenmukaisina.
Julkisivujen tekstuurit näyttävät erittäin hyviltä

Julkisivujen tekstuurit näyttävät erittäin hyviltä

  • Pitkien, kapeiden kohteiden kartoitus (Corridor mapping). Pitkien, mutta kapeiden kohteiden kuten tie- tai voimalinjojen kartoitus on nyt entistä helpompaa. Klikkaat vain hiirellä linjan taitepisteet ja syötät leveyden ja muut tarvittavat parametrit, niin Siriuksen lennonsuunnitteluohjelmisto hoitaa loput.
Pitkien, kapeiden kohteiden reitinsuunnittelu onnistuu helposti ja nopeasti

Pitkien, kapeiden kohteiden reitinsuunnittelu onnistuu helposti ja nopeasti

  • Spiraalireitti (Spiral flight planning) – Aina ei lentoreitin tarvitse koostua keskenään kohtisuorista lentolinjoista. Mikäli kuvattavan alueen leveys on lähellä sen pituutta, voi spiraalinmuotoinen lentoreitti hyvinkin olla paras toteutustapa. Tämä onkin Sirius Pro 5.0:n yksi uusista ominaisuuksista: osoita lähtöpiste ja syötä alueen säde sekä muutama muu parametri – lennonsuunnitteluohjelma huolehtii lopusta.
Spiraalinmuotoisen lentoreitin suunnittelu

Spiraalinmuotoisen lentoreitin suunnittelu

  • Täysautomaattinen laskeutuminen (Fully automatic landing). Arvokkaan kaluston palaaminen haluttuun paikkaan on ensiarvoisen tärkeää. Uutuutena voit nyt osoittaa laskeutumispisteen kartalta, ja Sirius-lennokki laskeutuu siihen muutaman metrin tarkkuudella.

full-automatic-landing-1 full-automatic-landing-2

  • Kaupunkikartoitus (City mapping). 3D-lentosuunnitelman laatiminen onnistuu nyt kädenkäänteessä. Osoita kartalta kartoitettavan alueen taitepisteet ja syötä muutama parametri. Lennonsuunnitteluohjelmisto laatii tämän perusteella tarkan lentoreitin. Oheinen demoaineisto syntyi alle viiden minuutin suunnittelutyöllä, itse lento kesti 45 minuuttia ja kuvia otettiin 2900. 3D-mallin laskenta kesti päivän, ja tuloksena oli 130 miljoon 3D-pistettä ja 3 cm resoluutio, myös pystypinnoilla. Demoaineistoa pääset katselemaan oheisen videon lisäksi omin käsin osoitteessa http://www.mavinci.de/demoWebsite/2016_02_11_KlosterLorsch/poTree.html

Muita uusia ominaisuuksia ovat mm. täysi tuki Agisoft Photogrammetric Kit for Topcon -ohjelmistolle, jarrulaippa-laskeutuminen (spoileron landing), automaattinen kuvalogin lataaminen, moottorinopeuden säätö lentoonlähtökorkeuden perusteella sekä korkean erotuskyvyn 27mm-linssi.

Katso myös oheinen koostevideo uusista ominaisuuksista, ja kysy lisätietoja meiltä nordicgeocenterläisiltä.

Robottiautojen paikannus & kartoitus

Vastaa

Kuumana käyvä itseohjautuvien eli robottiautojen kehitys tuottaa mielenkiintoisia keskusteluita myös paikannuksen, navigoinnin ja kartoituksen aihepiireistä, joten pakkohan tätä kehitystä on seurata ja kirjoittaa siitä jälleen muutama sana.

Gizmodon tuoreessa artikkelissa nuijitaan ensin GPS – hieno tekniikkaa mutta aivan liian epätarkka robottiautojen paikannukseen nykymuodossaan. No, tämä tulee tekniikkaa tuntemattomille aina yhtä suurena yllätyksenä, joten siitä ei sen enempää.

Tämän jälkeen päästään pistepilvien pariin, sillä autojen tarvitsemia 3D-karttoja tuotetaan tyypillisesti joko kuvantamalla tai laserkeilaustekniikalla. Näitä karttoja tehdään etukäteen, mutta havaintoja tehdään myös reaaliaikaisesti autojen liikkuessa, jolloin huomataan muutokset sekä käytetään tietoa estämään törmäyksiä.

Laserkeilaamalla tuotettua pistepilviä ympäristöstä. Kuva: Nordic Geo Center Oy

Laserkeilaamalla tuotettua pistepilviä ympäristöstä. Kuva: Nordic Geo Center Oy

Kehittäjäpuolella on ymmärrettävästi useita koulukuntia – osa suosii laserkeilaimia osa tutkatekniikkaa, osa kameroita. Laserkeilainten puolesta puhuu tarkkuus ja luotettavuus, mutta ongelma on korkea hinta. Esimerkiksi Google-auton katolla komeileva Velodyne-keilain maksaa yli puolet koko auton kokonaishinnasta. Silloin on helppo ymmärtää, miksi auton tuotannon liiketoimintamalli on hieman hankala, sillä keilain ei ole edes Googlen omaa tuotantoa.

Kuvantamispuolen kannattajien suurin motiivi onkin kameroiden edullisuus. Niitä voi helposti asentaa autoihin useita kappaleita ja viimeisten vuosikymmenten nopea kehitys on tehnyt kuvista mittaamisesta myös nopeaa. Mutta esimerkiksi huono sää haittaa kameroiden toimintaa huomattavan paljon tehden niiden toiminnan epäluotettavammaksi. Toinen merkittävä haitta on tarkkuus – laserkeilaus on tyypillisesti tarkempaa.

Tätä samaa keskustelua mekin käymme työksemme ihan päivittäin, sillä myös muut mittausaineistojen käyttäjät ja tuottajat etsivät halpoja keinoa tuottaa aineistoja. Sopiva ratkaisu on määritettävä tehtävästä riippuen, mutta useimmiten haluttu tarkkuus on vaikea saavuttaa kuvantavilla tekniikoilla. Tarkat laserkeilaimet ovat edelleenkin kalliita ratkaisuja, mutta niiden selkeänä etuna on homogeenisen tarkka mittausaineisto koko kohteesta verrattuna kuvamittauksen tarkkuuden sisäiseen vaihteluun kuvan eri alueilla. Kehitys jatkuu eli jatkamme edullisen ja kartoitustarkkuisen laserkeilaimen odottelua.

Lähde: Gizmodo http://gizmodo.com/how-to-teach-an-autonomous-car-to-drive-1694725874

3D-malli reaaliaikaisesti älypuhelimella

Vastaa

ETH Zürichin tutkijat – mukaanluettuna suomalainen jatko-opiskelija Petri Tanskanen – ovat julkaisseet sovelluksen älypuhelinten käyttämisestä 3D-skannerina. Tarkasti ottaen kyse ei ole skannauksesta vaan kuvista mallintamisesta, mutta puhekielessä tämä kaikki yhdistyy nykyään skannaukseksi.

eth

Kyseessä näyttää olevan ”Structure from motion” -tekniikkaan perustuva tietokonenäön laskenta, joka normaalisti vaatii suurta laskentakapasiteettia. Esimerkiksi tutkimusryhmässä toimiva professori Marc Polleyfeys on jo vuosia aikaisemmin toteuttanut vastaavia ratkaisuja, joissa kuvat on ladattu verkkopalvelimelle laskettavaksi ja käyttäjä on saanut mallinsa laskennan jälkeen. Nyt tämä kaikki näyttää tapahtuvan reaaliaikaisesti käyttäjän älypuhelimella käyttäen GPU:ta laskentaan.

Normaalista kuvantamisesta poiketen ETH:n ratkaisussa malliin saadaan mukaan mittakaava. Täytyykin tutustua tarkemmin siihen, kuinka homogeenisen mittakaavan tekniikalla kohteeseen saa. Mittakaavaongelma on näet yksi niistä syistä, joiden takia fotogrammetrikot eivät ole innostuneita tietokonenäön laskentaratkaisuista.

Kokonaisuus kuullostaa hienolta. Nyt pienehköt objektit voi mallintaa ilman minkäänlaista lisälaitetta ja valmiin mallin voi tulostaa tarpeen mukaan vaikkapa 3D-tulostimella.

Linkki uutiseen: https://www.ethz.ch/en/news-and-events/media-information/media-releases/2013/12/smartphone-as-scanner.html