Redukcja rozmiaru danych, adaptacyjna rozdzielczość obrazu i poprawa dokładności wychylenia RTC360
Skaner laserowy Leica RTC360 3D łączy w sobie szybkie skanowanie i pozyskiwanie obrazów wspomagane przez unikalny Wizualny System Inercyjny (technologia VIS), który jest łatwy w użyciu przez użytkowników na wszystkich poziomach doświadczenia. Dzięki aplikacji terenowej Leica Cyclone FIELD 360 i oprogramowaniu biurowemu Leica Cyclone REGISTER 360, rozwiązanie do skanowania rzeczywistości 3D jest jedyne w swoim rodzaju. Od czasu premiery RTC360 w 2018 r. regularnie wprowadzane są ciągłe ulepszenia, aby jeszcze bardziej poprawić wrażenia użytkownika.
Poniżej przedstawiamy dwa znaczące ulepszenia z ostatnich wersji oprogramowania układowego 4.0 i 5.0:
Redukcja rozmiaru danych i adaptacyjna rozdzielczość obrazu
Skanery laserowe 3D i obrazujące skanery laserowe gromadzą duże ilości danych przestrzennych w krótkim czasie. Zebrane dane są tymczasowo zapisywane na urządzeniu pamięci masowej USB w celu ostatecznego importu i opracowania w oprogramowaniu biurowym, takim jak Cyclone REGISTER 360. Jeśli na przykład pracujesz w terenie przez cały dzień, nad złożonym projektem z wieloma stanowiskami, rozmiar danych w pamięci USB będzie znaczny i może skomplikować obsługę danych.
W przypadku oprogramowania układowego RTC360 v4.0 skupienie się na poprawie obsługi danych miało fundamentalne znaczenie. Wprowadziliśmy nową funkcję adaptacyjnej rozdzielczości obrazu, która radykalnie zmniejsza rozmiar danych obrazowych. Aby osiągnąć ogólną redukcję rozmiaru danych, opracowano nowy format chmur punktów i nowy algorytm kompresji obrazu. Ten nowy format i algorytm kompresji zmniejsza rozmiar danych i zapewnia wysoką jakość chmur punktów oraz obrazów.
Format chmur punktów
Zmniejszenie rozmiaru chmur punktów w nowym formacie danych przedstawiono na poniższym wykresie. Pokazuje rozmiar danych w megabajtach na stanowisko bez obrazów dla wszystkich trzech rozdzielczości skanowania z różnych wersji oprogramowania układowego RTC360.
Jak widać w wersji oprogramowania 2.0, zmniejszyliśmy rozmiar danych o około 70% w stosunku do początkowego rozmiaru danych w wersji oprogramowania 1.50. Wraz z wydaniem oprogramowania układowego w wersji 4.0, rozmiar danych został zmniejszony o około 35% w porównaniu z wersją 2.0. Stanowiska zeskanowane w oprogramowaniu układowym w wersji 4.0 lub nowszej wykorzystują tylko 20% miejsca na dane w porównaniu z pierwotną wersją RTC360 z 2018 roku.
Kompresja obrazu
Dodatkowo w wersji oprogramowania 4.0 zmniejszono rozmiar danych poprzez wprowadzenie nowego algorytmu kompresji obrazu. Poniższy wykres pokazuje, że oprogramowanie w wersji 4.0 oferuje dodatkowe zmniejszenie rozmiaru danych o ponad 30% w porównaniu z wersją oprogramowania 2.0. Stanowisko zawierające chmury punktów i obrazy pozyskane przy użyciu oprogramowania układowego w wersji 4.0 lub nowszej zajmuje mniej niż 20% miejsca w pamięci w porównaniu z pierwotną wersją oprogramowania układowego w wersji 1.5 z RTC360 w 2018 roku.
Adaptacyjna rozdzielczość obrazu
Aby zaoszczędzić czas podczas importu chmur punktów do oprogramowania biurowego, RTC360 można zaprogramować tak, aby sprytnie usuwał zbędne dane obrazowe, po prostu włączając funkcję Adaptacyjnej Rozdzielczości Obrazu. Domyślnie RTC360 zbiera obrazy w pełnej rozdzielczości (4000 x 3000 pikseli) niezależnie od rozdzielczości skanowania. RTC360 automatycznie dostosowuje rozdzielczość obrazowania do żądanej rozdzielczości skanowania, włączając funkcję Adaptacyjnej Rozdzielczości Obrazu. Oznacza to, że nieprzetworzone obrazy są próbkowane w dół dla skanów o niskiej i średniej rozdzielczości, tak aby każdy zmierzony punkt 3D miał odpowiedni piksel w danych obrazowania. Rozdzielczość zdjęć zrobionych ze średnią rozdzielczością skanowania jest ustawiona na 2000x1500 pikseli, a dla niskiej rozdzielczości jest ustawiona na 1000 x 750 pikseli. Wybranie tych rozdzielczości nie powoduje utraty informacji o kolorze chmury punktów, jak pokazano na rysunku 1 poniżej.
Rysunek 1: Porównanie chmur punktów pokolorowanych według wartości natężenia (lewa strona) i rzeczywistych kolorów (prawa strona) dla wszystkich rozdzielczości skanowania (wysoka, średnia i niska od góry do dołu) z włączoną funkcją Adaptacyjnej Rozdzielczości Obrazu.
Nie ma wątpliwości, że nowe formaty chmur punktów i obrazów znacząco zmniejszają rozmiar danych i zapewniają użytkownikom pewność, że obsługa danych jest lepsza bez uszczerbku dla końcowej jakości danych.
W przypadku wielu projektów, w których głównym rezultatem jest kolorowa chmura punktów, zdecydowanie zaleca się włączenie funkcji Adaptacyjnej Rozdzielczości Obrazu, ponieważ optymalnie zmniejsza ona rozmiar danych pozyskiwanych na stanowiskach - 10% dla skanów o średniej rozdzielczości i 70% dla skanów o niskiej rozdzielczości w porównaniu ze stanowiskami, gdy ta funkcja jest wyłączona. Czas importu do oprogramowania biurowego w celu post-processingu został skrócony nawet o 60%. Jest mniej danych do odczytania i przetworzenia, co skraca czas przesyłania danych i umożliwia tworzenie gotowychopracowań szybciej niż wcześniej.
Urządzenie pamięci
Gdy użytkownicy pracują w terenie przez cały dzień i muszą pozyskać dane na wielu stanowiskach, potrzebują jednego urządzenia pamięci, które gromadzi wszystkie dane z ich skanera laserowego. Urządzenie pamięci USB dostarczone z RTC360 może z łatwością zarządzać wszystkimi danymi z dużej ilości stanowisk. Jednak w wersji oprogramowania 4.0 jeszcze bardziej ulepszyliśmy urządzenie pamięci USB. Może zapisywać pięć razy więcej stanowisk w porównaniu do pirwotnego oprogramowania sprzętowego dostępnego w chwili wydania. Jeśli funkcja Adaptacyjnej Rozdzielczości Obrazu jest włączona, może zapisać 18 razy więcej stanowisk. Poniższy wykres przedstawia maksymalną ilość stanowisk zapisywanych na urządzeniu pamięci RTC360 na wersję oprogramowania sprzętowego w ciągu ostatnich trzech lat.
Ponieważ rozmiar danych jest optymalizowany przy użyciu mniejszej ilości miejsca, tak samo jest z czasem przesyłania danych. Przeniesienie danych zajmuje mniej czasu. Archiwizacja danych na trwałym urządzeniu pamięci masowej jest zatem tańsza, ponieważ użytkownicy nie muszą wydawać dodatkowych pieniędzy na sprzęt lub rozwiązania do przechowywania danych w chmurze.
Wysoka dokładność wychylenia
Kiedy RTC360 został po raz pierwszy wprowadzony na rynek, dokładność wychylenia została określona na 3’ lub 180’’ dla dowolnego wychylenia skanera laserowego. To rozwiązanie zapobiegło konieczności poziomowania skanera na każdym stanowisku, jednak w przypadku niektórych konkretnych zastosowań, takich jak poziomowanie podłoża lub płyty, lub pionowość lub poziomość obiektu, dokładność pochylenia nie spełniała wymagań. Z tego powodu konieczne było dodatkowe skupienie się na spoziomowaniu RTC360 na spodarce lub ustawianiu tarcz w terenie i mierzeniu ich tachimetrem w celu zdefiniowania spoziomowanego odniesienia do późniejszego połączenia skanów w oprogramowaniu biurowym.
W związku z tym oprogramowanie układowe w wersji 5.0 posiada nową funkcję High Tilt Accuracy (wysoka dokładność wychylenia), która znacznie poprawiła dokładność wychylenia skanera laserowego RTC360 o współczynnik 10. Po włączeniu funkcji High Tilt Accuracy dokładność wychylenia wynosi 18’’ w zakresie roboczym ± 5° dla orientacji pionowej i montażu spodem do góry skanera laserowego. W przypadku większego wychylenia skanera laserowego lub wyłączenia funkcji High Tilt Accuracy nadal obowiązuje poprzednia dokładność wychylenia wynosząca 3'.
Rysunek 2: Funkcja High Tilt Accuracy na ekranie Ustawienia.
Aby osiągnąć wysoką dokładność wychylenia za pomocą istniejącego sensora IMU, nasi inżynierowie opracowali zupełnie nowy algorytm przetwarzania danych z IMU, zebranych w zakresie obrotu 360° wokół osi pionowej skanera laserowego RTC360. Aby obliczyć wysoką dokładność wychylenia, do obliczenia wykorzystywane jest lokalne przyspieszenie grawitacyjne pochodzące z ostatniej znanej pozycji GNSS.
Nowa wysoka dokładność wychylenia 18’’ zapewnia, że chmura punktów jest poziomowana do 10 razy dokładniej niż wcześniej, umożliwiając użytkownikom wykonywanie zadań w terenie bez dodatkowego wysiłku. Przy włączonej funkcji High Tilt Accuracy można sprawdzić spoziomowanie podłoża lub płyty, pionowość lub poziomość obiektu z błędem mniejszym niż 1,7 mm @ 20 m lub 3,5 mm @ 40 m, spełniając wymagania typowych zadań w zakresie skanowania laserowego.
Rysunek 3: Maksymalne błędy poziome/pionowe z 18'' dokładnością wychylenia na danej odległości.
Aby zapewnić najlepszą możliwą dokładność chmur punktów i jakość obrazów oraz dokładność wychylenia skanera RTC360, pobierz najnowszą wersję oprogramowania, która jest dostępna na portalu klienta Leica Geosystems myWorld.
Dowiedz się więcej o skanerze laserowym Leica RTC360 lub skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji o portfolio naszych produktów w zakresie skaningu laserowego 3D.
Ziga Roskar
Starszy Inżynier Produktu, Naziemny Skaning Laserowy
Dział Skanowania Rzeczywistości
