Nube de puntos - 4: Una nube de software

Nube de puntos - 4: Una nube de software

En el post previo fuiste introducido a algunos de los tipos de archivos de nube de puntos disponibles. Lo siguiente es una visión general de herramientas de software útiles que te permitan usar y manipular los datos de la nube de puntos una vez que fue creada. Esta visión general no es completa ya que hay muchas como para poder mencionarlas todas. Este cuarto post hablará de:

• Software de escritorio comercial
• Diferentes tipos de licencia de software
• Software de escritorio gratis
• Útiles librerías gratis
• Visores web
• Fuentes online gratis de datos de nube de puntos

Software de escritorio comercial

Los datos serían nada sin el software apropiado para procesarlos. Existen muchas soluciones de software para nube de datos. La mayoría de estos también tiene un modo visor gratis. Este es un resumen de los más importantes:

1. FARO SCENE y Virtusurv y visor gratis Scene LT.
2. Leica CloudWorx suite tiene plugins para AutoCAD, Revit, and BricsCAD. Leica Cyclone además tiene una licencia gratis para modo visor
3. Trimble Realworks (Gratis Trimble Realworks viewer).
4. Bentley Pointools (Gratis Bentley Pointools View).
5. PointCab posible vectorización, principalmente basada en proyecciones ortográficas y slices 2D.
6. PointFuse crea engranes desde nube de puntos, seguido de segmentación inteligente y reconocimiento de objetos.
7. EdgeWise  extrae geométricos semi-automáticos y los exporta a archivos CAD.
8. ImaginIt creación semi-automática de geométricos en un ambiente CAD.
9. GeoPlus VisionLidar puede visualizar, procesar, clasificar, segmentar, animar y editar.
10. MARS: soporta tanto escaneo láser airbone y terrestre, con varias funciones de importe, análisis y exportación (también modo visor gratis).
11. Elysium InfiPoints  maneja en flujo de trabajo, desde importación de los datos, filtración, registro hasta analizar geométricos CAD e incluso exportación.
12. 3DReshaper puede importar, analizar/ingeniería inversa/ modelo y exportación. También tiene subproductos como Meteor (metrología) y un SDK con interfaces en C++ y Javascript. Un visor gratis free viewer también está disponible.
13. Capturing Reality maneja y junta conjuntos de datos de diferentes fuentes (escáner láser, drones, fotografías, etc.) en un sólo modelo detallado.
14. Quick Terrain Modeler: para visualización y análisis de modelos de terreno. También tiene su visor gratis llamado Quick Terrain Reader.
15. Fugro viewer otro visor gratis para datos geoespaciales incluyendo nube de puntos.

Tipos de licencias de software

• Licencias de software significa que los clientes deben comprar una licencia para usar el software y no pueden distribuir el software más allá. Esta es probablemente la más conocida licencia de software que los clientes se encuentran al comprar software. Típicos ejemplos son Microsoft Windows y Adobe Photoshop.
• Diferentes tipos de licencias gratis:

• Ciertas licencias te dan el permiso de usar el software de cualquier manera que quieras (cómo uso en productos de software comercial), mientras incluyas la nota de copyright original del software. Ejemplos de este tipo de licencias son MIT y BSD. Para uso comercial, esta es la menos restrictiva licencia.
• Otro tipo de licencia GPL, establece que todo software que usa alguna parte de él, está dentro de GPL  y debe también ser publicado bajo el GPL. Para compañías comerciales, esta es la licencia más restrictiva. Estrictamente, el software como servicio no cae bajo GPL. Aun así, la más reciente AGPL abarca este tipo de uso explícitamente.
• También hay licencias que son que son un poco de compromiso entre los dos extremos, como el LGPL. Este dice que todos los cambios hechos al producto LGPL también debe ser publicado de nuevo e incluir una nota de copyright, pero otro software puede usarlo, incluso para uso comercial.

Software de escritorio gratis

También hay dos programas independientes para nube de puntos extremadamente útiles y con fuentes enteramente gratis/abiertas:

Meshlab es un paquete de software de código abierto (GPL) para procesar y editar entramados. Sin embargo, también soporta varios formatos de nube de puntos. Este programa es bueno para visualizaciones rápidas de nube de puntos. Puede mostrar diferentes archivos de datos y permitir al usuario mostrar/esconder diferentes archivos. También, al importar ambos archivos de nube de puntos y engranajes (ejemplo, archivos ply), es una buena herramienta para comparar las nubes de puntos con los engranajes. Además, le permite al usuario editar nube de puntos (remover puntos, por ejemplo) y también crear engranajes desde nubes de puntos.

1. CloudCompare es otro software de procesamiento de engranajes y nube de puntos 3D de código libre/abierto (LGPL core, rest GPL). Este programa esta de hecho dedicado a nube de puntos y tiene un gran conjunto de algoritmos para extracción de figuras, segmentación/agrupación de puntos, registro.

Librerías útiles

El software no es siempre sólo escrito para usuarios finales. Algunas compañías deciden distribuir librería, para que otras compañías puedan entonces integrarlas dentro de sus propios productos. Un ejemplo de una librería comercial de nube de puntos que puede ser integrada en otros productos es:

• 3DReshaper SDK

A un lado de las librerías comerciales, hay también librerías de nube de puntos gratis. Las más conocidas librerías gratis son:

• Point Cloud Library (PCL, bajo 3-clause BSD license) es una independiente, de escala grande, proyecto abierto para imágenes 2D/3D y procesamiento de nube de puntos (C++, disponible con fijaciones Python). Contiene un largo conjunto de algoritmos de punta para filtración, computación de descriptores de puntos filtering, reconstrucción de superficie, registro, adecuación de modelo y segmentación. PCL puede ser usado para tanto productos comerciales como no comerciales. Además, este proyecto tiene un amplio apoyo de parte de la comunidad (tanto en términos de desarrolladores que contribuyen y apoyo de financiamiento).
• Point Data Abstraction Layer (PDAL, BSD license)  te permite componer operaciones en nube de puntos a flujos de diferentes pasos del procesamiento.

Visores web

A veces, funcionalidad completa no es necesaria y un visor basado en web es suficiente. En este caso, vale la pena checar los siguientes proyectos:

• Potree y código en GitHub:  un proyecto académico de investigación hecho por Markus Schuetz, que está disponible para uso de terceros bajo an MIT-like license.
• Plas.io y código en GitHub, un producto de Uday Verma y Howard Butler, también disponible para uso de terceros bajo MIT license.
• Point Cloud Web Viewer es una página web basada en Three.js para visualizar nube de puntos (licencia BSD). Un demo puede verse aquí here.
• Flyvast: Un paquete de software comercial de nube de puntos basada en web, no sólo para ver si no para manejar, mediciones, análisis, etc.
• LidarView por XtSense GmbH, una manera gratis, simple y útil de ver datos de nube de puntos en un navegador.

 Datos de nube de puntos gratis online

Para personas que quieren empezar con nube de puntos, aquí hay algunos enlaces para conjunto de datos online y públicamente disponibles:

• DURAARK project: una colección única de conjunto de datos del dominio arquitectónico, con nube de puntos y referencia, terreno y modelos IFC.
• Top 6 free lidar data sources (geografía de USA)
• Lidar Point Cloud – USGS National Map 3DEP Downloadable Data Collection
• ETHZ sample data
• Universidad de Osnabrueck Robotic 3D Scan Repository
• E57 sample data
• AGIV public Lidar data de Flanders, Bélgica
• Geo data (also Lidar) de Holanda
• Repository with benchmark data  de la Tesis de Doctorado de Charles Thomson
• Leica BLK360 sample scans

Listo para probar BricsCAD

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Todas las marcas y nombres de productos mencionados en esta publicación son marcas comerciales o marcas de servicio de sus respectivas compañías.

El texto original en inglés lo encuentras aquí

¿Cuál es el punto con las nubes de punto?

Nube de puntos, ¿cuál es el punto?

En estos días, la nube de puntos se ha vuelto una tan importante herramienta en áreas como mapeo geográfico, CAD, modelado BIM, y demás, que vale la pena dedicarle posts en el blog. Esta serie de posts en el blog van a abarcar temas como qué es una nube de puntos, los principios de los escáneres usados para crearlas, y su aplicación en diferentes dominios.

Una nube de puntos no es más que una colección de millones (a veces billones) de puntos que provienen de un escáner. Es importante darse cuenta de que estos puntos siempre están localizados en las superficies de objetos. Cada punto tiene tres coordinadas que lo posiciona en el espacio y a menudo también color y/o información sobre intensidad.

Puedes ver una nube de puntos en acción en Bricsys 2018 aquí  

En básico

Una fuente de una nube de puntos es el escáner láser. Este tipo de escáner crea una nube de puntos emitiendo un rayo láser en una cierta dirección (descrita por los ángulos φ y θ). Este rayo refleja en alguna parte de la superficie y la distancia r a este reflejo se mide. El resultado es un punto en la nube de puntos ( Figura 1 a) Arrastrando este rayo alrededor y midiendo las distancias a todos estos reflejos en superficies resulta en una nube de puntos ( Figura 1 b y c). La figura 1 d es entonces un modelo CAD ideal que quisiéramos reconstruir desde la nube de puntos.

Figura 1: Un punto desde un escáner láser. Vea texto para mayor explicación.

Por un lado, una nube de puntos es el conjunto más completo de medidas en bruto de objetos reales posible. Por otro lado, es sólo un conjunto "tonto" de puntos sin interpretación o significado físico de lo que se está representando. Los humanos pueden fácilmente reconocer objetos en una nube de puntos, pero necesitarían realmente mucho tiempo para hacerlo para todos los objetos significativos en la nube de puntos. Eso es donde software inteligente que usa inteligencia artificial/ machine learning puede ayudar a hacer este monótono trabajo por ellos.

La nube de puntos sólo contiene información del exterior de los objetos. Éste es un contraste con información de ultrasonido, escáner CT ó MRI, que contienen información de todo el interior de los objetos también. La Figura 2 da una visualización de una nube de puntos del cuarto técnico de un ascensor. La misma escena se muestra en la Figura 3 excepto que los paneles de enfrente de los gabinetes están ahora recortados, mostrando que la nube de puntos no tiene información dentro de estos gabinetes.

 

Figura 2

Figura 3: Misma escena que Figura 2, pero ahora recortando el frente de los gabinetes.

Ejemplos de aplicación

Algunos ejemplos de dominios que usan nube de puntos:

1. Crear o actualizar mapas geográficos con información sobre altura de áreas largas escaneadas desde aviones o satélites.

2. Proveer una referencia para crear modelos CAD de objetos del mundo real.

3. Inspección automática de calidad comparando un modelo computacional con la realidad:

- Sigue los diferentes pasos durante la producción

- Inspecciona de errores un producto finalizado

- Checa deformaciones u otro deterioro a través del tiempo

Puedes ver ejemplo de uso de las nubes de punto láser en BricsCAD para la industria en nuestro canal YouTube aquí

Caso usado al estilo viejo

Imagina que eres un arquitecto con un proyecto de re-acondicionar o renovar un edificio existente. Obviamente, quieres empezar con un modelo de la situación como actualmente está. Si ese modelo no está disponible (como muchos modelos antes de 1980), necesitas crearlo. Así que necesitas muchas medidas para este edificio.

Primero necesitas medir puntos de referencia como las esquinas de los cuartos. Empezando por estas esquinas, tú puedes crear paredes y pisos. Desde esos, puedes crear un modelo del edificio. En el pasado, las personas necesitaban medir estos puntos de referencia a mano. Con estos puntos, ellos podían luego construir un modelo CAD. Como puedes imaginar, esto requiere extremadamente mucho tiempo y por lo tanto resulta caro. Además, si durante el modelado parece que algunas medidas se olvidaron, se necesitarían hacer otra vez.

La nube de puntos al rescate

En estos días, el escáner láser como el Leica BLK360 puede automáticamente medir la mitad de un millón de puntos por segundo con una precisión mejor que la mitad de un centímetro. El resultado es un conjunto de millones (en algunos casos billones) de puntos medidos con información de color de una escena, en sólo una fracción del tiempo que los humanos podrían hacerlo. Esto brinda más sólida referencia para empezar a modelar. Y cómo un más, también obtienes una buena impresión visual de la escena.

Algunas personas confunden una nube de puntos con un modelo 3D. Recuerda, una nube de puntos contiene sólo medidas exactas de puntos, pero NO conocimiento de lo que esos puntos representan. Esto es en contraste con un modelo 3D como BIM. Ese modelo contiene figuras geométricas sólidas con información, sus materiales, el rol que tienen las figuras en el edificio (pared, columna de soporte, etc.) qué relación tienen con otras partes del edificio (a qué otras paredes/piso/techo están conectadas).

El siguiente post

Un futuro post en esta serie se discutirá cómo ese modelo 3D es creado desde una nube de puntos. Por ahora, sólo recuerda que crear ese modelo 3D desde una nube de puntos incluso le toma a un experto humano mucho tiempo y esfuerzo.

Texto original en inglés aqui