При сканировании сцены в реальном мире с помощью LiDar полученные облака точек содержат фрагменты сцены, которые требуют выравнивания для создания полной карты сканируемой среды.
Облака точек часто совмещаются с 3D-моделями или другими облаками точек. Этот процесс называется регистрацией набора точек .
Алгоритм итерационной ближайшей точки (ICP) может быть использован для выравнивания двух облаков точек, которые перекрываются и разделены жестким преобразованием . [5] Облака точек с упругими преобразованиями также могут быть выровнены с помощью нежесткого варианта ICP (NICP). [6] Благодаря достижениям в области машинного обучения в последние годы регистрация облаков точек может также выполняться с использованием сквозных нейронных сетей . [7]
Для промышленной метрологии или инспекции с использованием промышленной компьютерной томографии облако точек изготовленной детали может быть сопоставлено с существующей моделью и сравнено для проверки различий. Геометрические размеры и допуски также могут быть извлечены непосредственно из облака точек.
Преобразование в 3D-поверхности
Пример рендеринга облака точек данных из 1,2 миллиарда Бейт-Газале , объекта культурного наследия, находящегося под угрозой в Алеппо (Сирия) [8]Создание или реконструкция трехмерных фигур из одно- или многовидовых карт глубины или силуэтов и визуализация их в плотных облаках точек [9]
Хотя облака точек можно визуализировать и проверять напрямую [10] [11], облака точек часто преобразуются в модели полигональной или треугольной сетки , модели неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS) или модели САПР с помощью процесса, обычно называемого реконструкцией поверхности.
Существует множество методов преобразования облака точек в трехмерную поверхность. [12] Некоторые подходы, такие как триангуляция Делоне , альфа-формы и поворот шара, создают сеть треугольников над существующими вершинами облака точек, в то время как другие подходы преобразуют облако точек в объемное поле расстояний и реконструируют неявную поверхность, определенную таким образом с помощью алгоритма марширующих кубов . [13]
В географических информационных системах облака точек являются одним из источников, используемых для создания цифровой модели рельефа местности. [14] Они также используются для создания 3D-моделей городской среды. [15] Дроны часто используются для сбора серии изображений RGB , которые впоследствии могут быть обработаны на платформе алгоритма компьютерного зрения, такой как AgiSoft Photoscan, Pix4D, DroneDeploy или Hammer Missions, для создания облаков точек RGB, из которых можно делать оценки расстояний и объемов. [ требуется ссылка ]
Облака точек также могут использоваться для представления объемных данных, как это иногда делается в медицинской визуализации . Используя облака точек, можно достичь многовыборочной выборки и сжатия данных . [16]
Сжатие облака точек MPEG
MPEG начал стандартизировать сжатие облака точек (PCC) с Call for Proposal (CfP) в 2017 году. [17] [18] [19] Были определены три категории облаков точек: категория 1 для статических облаков точек, категория 2 для динамических облаков точек и категория 3 для последовательностей LiDAR (динамически полученные облака точек). В конечном итоге были определены две технологии: G-PCC (PCC на основе геометрии, ISO/IEC 23090 часть 9) [20] для категории 1 и категории 3; и V-PCC (PCC на основе видео, ISO/IEC 23090 часть 5) [21] для категории 2. Первые тестовые модели были разработаны в октябре 2017 года, одна для G-PCC (TMC13) и другая для V-PCC (TMC2). С тех пор две тестовые модели развивались благодаря техническому вкладу и сотрудничеству, и первая версия спецификаций стандарта PCC, как ожидалось, будет завершена в 2020 году как часть серии ISO/IEC 23090 по кодированному представлению иммерсивного медиаконтента. [22]
^ Ли, Хао; Самнер, Роберт В.; Поли, Марк (июль 2008 г.). «Глобальная оптимизация соответствия для нежесткой регистрации сканов глубины». Computer Graphics Forum . 27 (5): 1421–1430. doi :10.1111/j.1467-8659.2008.01282.x. ISSN 0167-7055.
^ Лу, Вэйсинь; Ван, Говей; Чжоу, Яо; Фу, Сянъюй; Юань, Пэнфэй; Сон, Шию (2019). «DeepVCP: сквозная глубокая нейронная сеть для регистрации облаков точек»: 12–21.{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
^ Русский: Изображение с очень высокоточного 3D лазерного сканирования (1,2 миллиарда точек данных) Бейт-Газале — объекта культурного наследия в опасности в Алеппо, Сирия. Это была совместная научная работа по изучению, сохранению и экстренной консолидации остатков структуры., 2017-11-02 , получено 2018-06-11
^ "Soltani, AA, Huang, H., Wu, J., Kulkarni, TD, & Tenenbaum, JB Синтез 3D-фигур с помощью моделирования многоракурсных карт глубины и силуэтов с помощью глубоких генеративных сетей. В трудах конференции IEEE по компьютерному зрению и распознаванию образов (стр. 1511-1519)". GitHub . 27 января 2022 г.
^ Левой, М. и Уиттед, Т., «Использование точек в качестве примитива отображения».Технический отчет 85-022, Кафедра компьютерных наук, Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл, январь 1985 г.
^ Русинкевич, С. и Левой, М. 2000. QSplat: система рендеринга точек с несколькими разрешениями для больших сеток. В Siggraph 2000. ACM, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 343–352. DOI= http://doi.acm.org/10.1145/344779.344940
^ Бергер, М., Таглиасакки, А., Северский, Л. М., Аллиез, П., Геннебо, Г., Левин, JA, Шарф, А. и Сильва, CT (2016), Обзор реконструкции поверхности из облаков точек. Форум компьютерной графики.
^ Создание сетки облаков точек. Краткое руководство по построению поверхностей из облаков точек.
^ От облака точек к сетке ЦМР: масштабируемый подход
^ K. Hammoudi, F. Dornaika, B. Soheilian, N. Paparoditis. Извлечение каркасных моделей уличных фасадов из 3D-облаков точек и соответствующей кадастровой карты. Международный архив фотограмметрии, дистанционного зондирования и пространственной информации (IAPRS), т. 38, часть 3A, стр. 91–96, Сен-Манде, Франция, 1–3 сентября 2010 г.
^ Sitek; et al. (2006). «Томографическая реконструкция с использованием адаптивной тетраэдрической сетки, заданной облаком точек». IEEE Trans. Med. Imaging . 25 (9): 1172–9. doi :10.1109/TMI.2006.879319. PMID 16967802. S2CID 27545238.
^ Шварц, Себастьян; Преда, Мариус; Барончини, Витторио; Будагави, Мадукар; Сезар, Пабло; Чоу, Филип А.; Коэн, Роберт А.; Кривокуча, Майя; Лассер, Себастьен; Ли, Чжу; Ллах, Джоан; Мамму, Халед; Мекурия, Руфаэль; Кривокуча, Майя; Накагами, Одзи; Сиахан, Эрнестасия; Табатабай, Али; Турапис, Алексис М.; Захарченко, Владислав (10 декабря 2018 г.). «Новые стандарты MPEG для сжатия облаков точек». Журнал IEEE по новым и избранным темам в схемах и системах . 9 (1): 133–148. дои : 10.1109/JETCAS.2018.2885981 .
^ Грациози, Данилло; Накагами, Одзи; Кума, Сатору; Загетто, Александр; Сузуки, Терухико; Табатабай, Али (03 апреля 2020 г.). «Обзор текущей деятельности по стандартизации сжатия облаков точек: на основе видео (V-PCC) и на основе геометрии (G-PCC)». APSIPA Транзакции по обработке сигналов и информации . 9 : 1–17. дои : 10.1017/АЦИП.2020.12 .
^ "ISO/IEC DIS 23090-9". ISO . Получено 2020-06-07 .
^ "ISO/IEC DIS 23090-5". ISO . Получено 21.10.2020 .
