5 основных советов для улучшения результатов лазерного сканирования

Технология LiDAR (обнаружение света и определение дальности) изменила правила игры в различных отраслях, поскольку с годами датчики становятся все более компактными и доступными. От лазерного высотомера НАСА «Аполлон-17» весом 23кг до первого коммерчески доступного и массового 3D-лидара реального времени, а теперь и твердотельного чипа LiDAR размером с кончик пальца,разработанного учеными из Калифорнийского университета в Беркли.

По мере того как решения LiDAR и одновременной локализации и картографии (SLAM) переходят из исследовательских лабораторий в промышленные приложения, такие отрасли, как архитектура и строительство, автономные транспортные средства и управление лесным хозяйством, извлекают выгоду из богатых и относительно доступных данных.

В этой статье мы рассмотрим характеристики и ограничения датчиков LiDAR, а также то, как лучше всего использовать портативные лазерные сканеры, такие как NAVMOPO S1 и NAVMOPO P1, для получения оптимальных результатов.

Атрибуты датчика LiDAR

Датчики LiDAR излучают свет в виде лазерных импульсов для измерения расстояний. Они известны своей точностью и способностью захватывать подробные трехмерные данные. Однако, как и у любой технологии, у них есть свои ограничения и особенности, которые следует учитывать:

• Прямая видимость: LiDAR не может «видеть» сквозь твердые объекты или густой дым. Важно соответствующим образом планировать свои миссии по сканированию, гарантируя, что критические области не будут заблокированы.
  
• Отражающие поверхности. Поверхности с высокой отражающей способностью, такие как стекло или металл, могут вызывать множественные отражения или «эхо», что может привести к неточностям в данных.
  
• Диапазон: датчики LiDAR имеют максимальный диапазон сканирования, на который может влиять отражательная способность сканируемых поверхностей. Убедитесь, что вы сканируете в этом диапазоне, чтобы получить точные данные.
  
• Поле зрения (FOV). Датчики LiDAR имеют разные углы обзора, и важно понимать поле зрения вашего конкретного сканера, чтобы вы могли расположить его таким образом, чтобы он мог захватывать пространство под правильным углом.
  

Общие рекомендации

• Планируйте и готовьтесь. Тщательно спланируйте процесс сканирования с учетом конкретной среды и потенциальных проблем. Максимально очистите территорию от движущихся объектов и людей. Сохраняйте результаты сканирования в течение 15 минут и обеспечивайте замыкание циклов для получения оптимальных результатов.
  
• Используйте цели и сети управления. Разместите эталонные цели в зоне сканирования, чтобы облегчить регистрацию данных.
  
• Постобработка: инвестируйте в надежное программное обеспечение для постобработки, такое как Navmopo Model, для очистки и уточнения данных облака точек.
  
• Документация: ведите подробные записи процесса сканирования, включая параметры сканирования и любые корректировки, внесенные с учетом проблем. Четко называйте и обозначайте задачи сканирования для упрощения организации.

Проблемы, которые следует учитывать, и лучшие практики их решения

 При сканировании помните о следующих факторах, которые могут повлиять на качество данных:

• Движущиеся объекты/люди: датчики LiDAR чувствительны к движению. Любые движущиеся объекты или люди в зоне сканирования могут привести к неточностям. В идеале очистите область перед сканированием или направьте сканер в сторону, если вы обнаружите чрезмерные движения. Дверные стопоры пригодятся для фиксации дверей.
  
• Узкие коридоры: ограниченное пространство может ограничить поле зрения LiDAR, что потенциально может привести к пробелам в данных или ошибкам, таким как дрейф. Тщательно спланируйте путь сканирования в узких местах, добавьте элементы, по возможности расставив стулья или столы. Лучше всего сканировать коридоры отдельно от основных задач сканирования, чтобы можно было легче изолировать проблемы.
  
• Стекло и прозрачные поверхности: импульсы LiDAR могут проходить сквозь стекло, что затрудняет сбор данных только с одной стороны. Отражающие поверхности, такие как зеркала, могут «сбить с толку» LiDAR, поэтому перед сканированием рекомендуется закрывать их.
  
• Большие открытые пространства. Открытая среда с небольшим количеством построек представляет собой проблему. Используйте сеть управления с контрольными точками, измеренными с помощью тахеометров или целей в виде шахматной доски, и используйте картографирование с помощью RTK для достижения оптимальных результатов.
  
• Переход между внутренними и открытыми пространствами: изменение условий освещения, поверхностей может зависеть от доступности, когда переход из внутреннего пространства в открытое может создать проблемы. Двигайтесь медленно и направьте сканер так, чтобы он «видел» и последнюю часть комнаты, и новое пространство, в которое вы входите.
  

Почему замыкание циклов имеет значение

Замыкание цикла является важной концепцией в сканировании LiDAR. Он включает в себя обеспечение того, чтобы начальная точка сканируемой среды соответствовала конечной точке, создавая непрерывный цикл с перекрытием в пределах 5–10 метров.

Закрытие петель необходимо по нескольким причинам:

Целостность данных: помогает проверить точность данных. Датчики LiDAR со временем накапливают ошибки, а замыкание цикла предполагает повторное посещение известного местоположения во время сканирования, что позволяет системе исправлять любые накопленные ошибки, согласовывать вновь полученные данные с ранее захваченными данными и минимизировать дрейф.

Сшивание данных: при сканировании больших площадей замыкающие циклы позволяют объединять отдельные сканы в бесшовное облако точек.

Некоторое перекрытие между двумя концами здания, особенно на лестницах, обеспечит правильное сшивание.

Контроль качества: Замыкание контуров упрощает контроль качества. Перекрывающиеся точки данных облегчают выявление и исправление ошибок при сканировании. Например, следующие пути сканирования давали данные с хорошим перекрытием, хотя форма пешеходной дорожки не была точно круговой петлей.

Ключевые выводы

• Оцените место работы перед сканированием
  
• Избегайте перемещения людей или предметов
  
• Инициализация на плоской поверхности
  
• Закрыть петли (Большую и Маленькую)!
  
• Осторожно переходите между местами съемки
  

Мы можем предоставить вам простой контрольный список (Чек-лист), в котором собраны советы о том, как обеспечить успешную работу по сканированию - свяжитесь с нами.

Сканирование LiDAR - мощный инструмент для создания точных 3D-моделей и сбора пространственных данных. Понимая ограничения LiDAR и следуя передовым практикам, вы сможете преодолеть проблемы и обеспечить качество и надежность своих данных.

Посмотрите вебинар, чтобы поучиться у нашего опытного пользователя

Чтобы узнать больше, посмотрите наш вебинар о том, как настроить рабочий процесс для получения оптимальных результатов сканирования. Послушайте эксперта по лазерному сканированию и сертифицированного геодезиста Якуба Каласку, чтобы узнать, как он применял лучшие практики в проектах BIM, измерения запасов и обследования инфраструктуры.