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

Fácil de probar, fácil de comprar, fácil de tener. Ese es BricsCAD. Prueba todos nuestros productos, de manera gratis por 30 días desde aquí. Libertad de elección, además con licencias de producto perpetuas (permanentes) que trabajan con todos los idiomas (+10), en todos los lugares. Te gustará los que hemos desarrollado para ti con la familia de productos BricsCAD.

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

Siete razones por qué considerar BricsCAD para su negocio

Siete razones por qué considerar BricsCAD para su empresa

"¿Por qué debería considerar BricsCAD para nuestra Compañía?" Esta es una muy frecuente pregunta, no solo hay una razón sino varias, veamos mis 7 razones favoritas para moverse a BricsCAD

1. BricsCAD ofrece las más avanzadas herramientas de Inteligencia Artificial para aprendizaje en máquinas tal como los comandos BLOCKIFY y PARAMETRIZE que aceleran los flujos de trabajo. 

BricsCAD no es un clon más - está rápidamente evolucionando en una plataforma CAD poderosa con características que la competencia simplemente carece. Puede ver más en los post de Heidi Hewett en:

• Comando BLOCKIFY
• Acerca de PARAMETRIZE

2. BricsCAD es amistoso con el equipo TI, viene de manera compacta - el instalador es de tamaño 355 MB - y contienen todas las ediciones del producto en un solo instalador.

No más descargar 8 diferentes enormes paquetes de instalación. Tan solo descargue un instalador y la edición correcta será la autorizada con base a su código de activación de la licencia. Simple y rápido.

3. BricsCAD ofrece precios justos por licencias perpetuas, o lo puede rentar si lo desea.

Con el mantenimiento All-in siempre estará al día con las últimas versiones.

• Las licencias funcionan en cualquier lado del planeta sin costos extras
• BricsCAD ofrece licencias para red y volumen también.
• Las licencias las encuentra en 15 idiomas
• Ahhhh, y le permite dos activaciones - una en su desktop y otra en su laptop.

Adquiera licencias perpetuas o elija rentar si es que le hace más sentido. ¡El punto es que Usted puede elegir ! 

Pero no espere más descargue BricsCAD desde aquí 

4. BricsCAD soporta multi-hilo, operaciones multi-procesadores para acelerar el desempeño del producto.

Con la variable de sistema MTFLAGS tiene el control sobre desempeño de tareas en paralelo. Con procesamiento multi-hilo BricsCAD aprovecha realmente las ventajas de un procesador, CPU, multi-core.

5. BricsCAD lee y escribe formatos .dwg 2018 con soberbia fidelidad

Y tanto BricsCAD BIM como BricsCAD Mechanical guardan los datos también en formato .dwg

6. BricsCAD es altamente compatible con los programas CAD líderes en la industria

• Es compatible en comandos
• Es compatible en menús (.CUI)
• Es compatible en scrips/macros
• Es compatible en archivos de soporte (.pc3, .lin, .pat, .dwt, .ssm)

Si usted sabe AutoCAD entonces usted aprende BricsCAD en una hora.

No tendrá que cambiar sus estándares para impresoras, templates, bloques o conjuntos de hojas (sheet sets) para adoptar BricsCAD - utilícelas como lo haría normalmente.

7. BricsCAD ofrece edición de API Visual LISP en todas sus ediciones - Classic, Pro y Platinum.

No tiene que abandonar sus rutinas de personalización LISP para adoptar BricsCAD - tan solo cargar con APPLOAD o con el archivo ON_START.LSP y adelante.

Pero no espere más descargue BricsCAD desde aquí 

El original de este post en inglés está aquí.

Nube de puntos – 3: Evite nubladas expectativas durante un proyecto de escaneo

Nube de puntos – 3: Evite nubladas expectativas durante un proyecto de escaneo

En el post anterior leíste acerca de los diferentes tipos de escaners. Este post te da un punto de partida de que mantener presente cuando estás planeando un proyecto de escaneo.

Planear un proyecto de escaneo

Para la mayoría de las personas, comprar un escáner no valdrá la inversión. Afortunadamente, hay varias compañías que ofrecen servicios de escaneo, para esas personas, puede ser útil tener una idea de los diferentes pasos en un proyecto típico de escaneo.

Hay tres fases principales:

• preparar el proyecto
• el escaneo en sí mismo
• procesar los datos del escaneo y recibir los entregables

Figura 1: Escáner 1 puede ver objeto A, el cual oculta todo tras de si (parte azul claro). Escáner 2 puede ver los objetos A y B pero nada en el área rojo claro. Las área púrpureas son visibles para los dos escáners.

Preparación

Los clientes frecuentemente subestiman este aspecto, pero de hecho es la parte más importante. Un aspecto clave es asegurarse que el cliente y la compañía de escaneo se entienden completamente ambos. Cuando eso se arregla, puedes planear los detalles.

Evitar malentendidos

Escribe una detallada descripción de las metas finales con especificaciones, precisiones requeridas en ambas medidas (como en modelado) y todos los costos relacionados.

• Escoger entre una representación exacta de la construcción tal y como es, o una representación idealizada en donde las paredes están simplificadas.
• ¿Qué objetos se necesitan medir y con cuál nivel de precisión?
• Las responsabilidades y los derechos de todas las partes involucradas
• ¿Cuál es el producto final esperado del proyecto de escaneo?
• ¿El cliente ordenó una nube de puntos para trabajar sobre eso, o un modelo CAD completo?
• ¿Qué es práctico contra cuáles son los requerimientos del trabajo?
• ¿Medir con mayor precisión justifica los costos extra, tiempo y esfuerzo?
• Checar/estimar el tamaño esperado de los conjuntos de datos (el número de Gb) y sus correspondientes tiempos de procesamiento para asegurarse que el cliente tiene el hardware necesario para trabajar con los entregables

Planificación práctica

1. Determina un conjunto de posiciones del escáner de donde todas las áreas requeridas pueden ser escaneadas con la precisión requerida. Como fue discutido en la introducción, el escáner láser solo puede ver las superficies de los objetos. Por lo tanto, los objetos esconden que hay detrás de ellos y posiciones adicionales de escaneo son necesarias para para incluir áreas previamente escondidas. La figura uno ilustra esto: mientras que el escáner 1 no puede ver el objeto B porque está detrás del objeto A ( el punto ciego del escáner 1 es ilustrado por el área en azul claro), el escáner 2 puede ver las partes inferiores de los objetos A y B, pero también tiene sus puntos ciegos (mostrados por las áreas en rojo claro) La planificación tiene que tener esto en cuenta.
2. El tiempo del escaneo es costoso (horas de trabajo, equipo) así que asegúrate en avance:

• La planificación incluye las suficientes posiciones de escáner para escanear todas las áreas requeridas.
• Los operadores pueden acceder a todas las posiciones de manera segura (como al escanear en presencia de máquinas operativas en una sala de producción).
• La locación es adecuada para escanear en el momento de escanear (sin vibraciones perturbadoras, gente u objetos pasando, etc.)
• Los operadores tiene permiso de acceder a todas las posiciones planeadas para escanear.

El escaneo en sí mismo

Procesando los datos

1. Registro: todos los datos de diferentes escaners tienen que unirse en el mismo sistema de coordenadas. Para poder obtener un sólo conjunto de datos provenientes de diferentes posiciones del escáner, todos estos puntos de datos tienen que transferirse en el mismo sistema de coordenadas (Figura 2). Para este propósito, ciertos objetos de referencia necesitan usarse. Este proceso es llamado "registro de los datos".
2. Verificación de la calidad: los operadores usan puntos de control de tierra para este propósito. Miden estos puntos de una manera alternativa y comparan sus posiciones con la posición de puntos correspondientes dentro de los escáneres.
3. Filtrar los datos: remover ruido, personas que pasaron a través del escenario durante el escaneo, valores atípicos causados por reflexiones, etc.
4. Modelado/medición: de los datos escaneados.

Figura 2: Registro de nubes de puntos desde distintas posiciones del escáner (cada cual con su propio sistena de coordenadas "CS") para el mismo sistema de coordenadas global (WCS).

Los resultados: ¡archivos de nube de puntos!

Aspectos que considerar

Vamos a asumir que el cliente va a hacer el modelado real de su lado y que ellos están de acuerdo con la compañía de escaneo que el entregable es un conjunto de nubes de puntos limpios. No hace falta decir que, cuando un escáner produce hasta un millón de puntos por segundo, el conjunto de datos resultantes tiene tamaños en el orden de cientos de Mb a cientos de Gb. Ser capaz de trabajar con estos enormes conjuntos de datos no es evidente y tiene sus propios retos, como:

• Suficiente almacenamiento de datos en el disco necesita estar disponible, tanto para los datos en bruto como para los derivados.
• Procesamiento e interpretación de todos los datos puede tomar horas y a veces hasta días.
• Visualización y navegación eficiente a través de estas enormes cantidades de datos puede ser muy lento o incluso imposible sin el hardware adecuado.

Tipos de formato de archivos

Para almacenar datos de nube de puntos al disco, los datos necesitan escribirse a archivos. Esto puede ser un verdadero dolor ya que cada compañía parece trabajar con su propio formato. Esta sección va a discutir algunos aspectos de los formatos de archivos de nube de puntos y sus propiedades. Los formatos de archivos pueden ser:

• Abierto: un documento de especificación y/o referencia (la implementación está abiertamente disponible)
• Cerrado: los archivos sólo pueden ser leídos por el software que tiene la licencia del creador
• Algo en el medio: las compañías proporcionan bibliotecas binarias para su formato de archivo, sin exponer la especificación formato de archivo en sí.

Los formatos de archivo pueden ser ASCII o binario. El primero tiene la ventaja que también es legible para humanos y, por lo tanto, fácilmente inspeccionable para dar una idea de lo que hay adentro, usando un simple lector de texto como un Notepad, el bloc de notas. Por supuesto, este tipo de archivo es por definición abierto, ya que hasta los humanos pueden leer el contenido del archivo. La desventaja es que estos archivos son más lentos de procesar por que el texto tiene que ser analizado e interpretado. Los archivos binarios son lo contrario: rápidos de leer, pero difíciles de inspeccionar sin el software adecuado si no hay disponible una especificación de este formato.

Ejemplos de formatos de archivo:

• Cerrado, binario:

·        Leica imp

·        FARO fls

·        Kubit ptc

·        Autodesk rcp/rcs

•  Abierto, binario:

·       las laz (zipped las)

·        E57

·        El variante binario de pcd

·        ASCII:

·       Variante ASCII de pcd

·       Pts

·       Ptx

·       Xyz

A veces, los formatos de archivo que no son estrictamente nubes de puntos también son mencionados, como PLY, STL, OBJ, VTK, … Estos archivos no sólo contienen geometrías de puntos y sus propiedades, pero también esquinas, caras, etc.

La próxima vez

Vuelve a este blog para aprender sobre los diferentes tipos de software disponible y algunos “links” para conjunto de datos gratis, para experimentar.

Puede descargar BricsCAD desde aquí

Versión original en inglés aquí

Nube de puntos - 2: Sin puntos sin escáner

Nube de puntos - 2: Sin puntos sin escáner

En el primer post, fuiste introducido a las nubes de puntos. Este segundo post explica cómo los escáners 3D funcionan. Los dos métodos más importantes para determinar distancia al escanear: Stereo Imaging (qué tan diferente un objeto se ve desde dos diferentes vistas) y Time-of-Flight (qué tanto se tarda en reflejar y regresar para ser medido).

Stereo Imaging

Stereo mide profundidad de qué tan diferente un objeto se ve cuando es visto desde dos diferentes vistas. Este tipo de técnicas se pueden dividir en dos:

1. Stereo directa o pasiva

2. Imágenes de Stereo activas (o luz estructurada)

Stereo directo

Figura 1: Mi dedo índice desde mi ojo izquierdo (imagen izq.) y desde mi ojo derecho (imagen de en medio). Vea cómo mi dedo se eleva contra el fondo. La imagen de la derecha ilustra que el ángulo θ de desplazamiento es mayor cuando un objeto está más cerca de los puntos de vista.

Stereo directo es cómo nuestros ojos ven profundidad. Al ver un objeto contra un fondo primero con el ojo izquierdo y luego con el derecho, el objeto se ve desplazado. Mientras más grande el desplazo el objeto es más cercano a nosotros (ver Figura 1) Stereo es mejor conocido con dos vistas, pero puede ser generalizado usando más vistas. 

En la literatura puedes encontrar también los siguientes términos relacionados: MultiView Stereo (MVS) y Structure from Motion (SfM). 

MVS es la computación de los puntos 3D en la escena de imágenes 2D usando posiciones conocidas de la cámara en la escena. PMVS es un paquete de software académico que implementa este principio. 

SfM primero estima las posiciones de la cámara (cuando no son conocidas) que luego pueden ser usadas como input para MVS. VSFM es un ejemplo de software académico en esta categoría.

Un paso esencial es encontrar puntos correspondientes entre imágenes desde diferentes vistas. Los puntos más fáciles de juntar como correspondientes son puntos bien definidos en imágenes, como esquinas con alto contraste. La Figura 1 muestra un ejemplo de ese punto que es fácil de juntar entre dos imágenes: la punta de mi dedo índice. En práctica, esto no es siempre posible, especialmente cuando los objetos escaneados consisten en largas superficies lisas sin textura, como el piso y las paredes en la Figura 1. Algunas técnicas bien conocidas para encontrar esos puntos correspondientes en una serie de imágenes son SIFT, SURF, etc. Ese conjunto de puntos correspondientes en diferentes imágenes nos permite computar, calcular, puntos 3D en la escena.

Stereo activo

Stereo activo (o usando luz estructurada) es una técnica que hace más fácil encontrar puntos correspondientes entre diferentes vistas. Proyecta un bien conocido patrón en luz visible o en infrarroja en la escena, y con una cámara observa los desplazamientos entre el patrón generado y el patrón observado por la cámara (Figura 2).

Figura 2: (a) El patrón IR que en este caso un sensor Kinect poyecta en la escena: (b) Un ejemplo de cómo el sensor Kinect observa el patrón IR. (Imágen cortesía de BBZippo)

El sensor estructural, es la primera generación del Kinect y de los sensores DotProduct en usar este principio de stereo activo. Una ventaja es que esta técnica puede grabar profundidad y color visible simultáneamente.

Escáner de láser (Lidar)

Lidar (o escaneo láser 3D) usa diferentes principios para medir distancias. La palabra Lidar es una contracción de Light-Radar (luz-radar). En Lidar, hay de nuevo dos diferentes principios: Pulse-based Time-of-Flight (TOF) y phase-shift-based.

Figura 3: Principio de escanear láser de Time-Of-Flight. El haz rojo es el haz que sale, el verde el es haz reflejado. En (a), el escáner mide la distancia d simplemente por tomar la mitad del tiempo t entre emitir un pulso láser y recibir de regreso su tiempo de reflexión a la velocidad de la luz.

Time-of-Flight

Este tipo es el más fácil de entender. Es algo como usar eco para medir una distancia: el tiempo entre tu gritar y tu escuchar el eco te dice qué tan lejos fue tu voz reflejada. Ahora reemplaza "voz" con “láser de pulso” y el resto es lo mismo: el tiempo entre el pulso saliendo del dispositivo y el reflejo regresando te da la distancia del punto de reflejo. La Figura 3 ilustra este principio. Este mismo principio es la base del radar (usando ondas de radio), Lidar (usando ondas de luz) y el sonar (usando ondas de sonido).

Comparado con phase-shift, Time-of-Flight tiene la ventaja que típicamente tiene un rango más largo, hasta 200-300 metros (656-984 ft), pero una menor precisión. También mide menos puntos por segundo (~50.000 puntos por segundo) porque no puede enviar un nuevo láser de pulso antes de que reciba el reflejo del anterior.

Phase-shift

En este tipo de escáner, un llamado modulador cambia la intensidad del rayo láser en función del tiempo. En otras palabras: la intensidad del láser está relacionada al tiempo cuando la fuente lo haya emitido. Sabiendo hace cuánto tiempo el pulso láser ha viajado, es fácil calcular la distancia donde se reflejó. Esto se muestra en la Figura 4.

Figura 4: Principio del escáner láser phase-shift. Un pulso láser es emitido desde una fuente con una intensidad que es una función de tiempo (I0 fue emitido a un tiempo t0, I1 en un tiempo t1 y así otros más). Las barras en color indican la intensidad del pulso a cierto tiempo. Así cuando el sensor (o cámara) ve una secuencia de intensidades I0 I1 I2 puede determinar a qué tiempo el pulso se emitió, así mide qué tanto tomó el reflejo y a partir de este tiempo se calcula la distancia.

Un phase-based escáner puede medir alrededor de un millón de puntos por segundo. Una desventaja de este método es que el rango está limitado a unos 60 a 200 metros (197 – 656ft).

Combinaciones

Combinaciones de ambos principios también existen, como la tecnología Leica’s WaveForm Digitizer. Esta tecnología hace un intercambio entre medir velocidad, distancia y precisión.

¿Estático o móvil?

Al hablar con nuestros compañeros, nos dimos cuenta de que los escáners móviles nunca pueden ser tan precisos como los escáners estáticos. Sin embargo, pueden cubrir más área en menos tiempo, manteniendo la precisión aceptable, < 2 cm (0.8″). Para proyectos largos usando escáners estáticos, los operadores necesitan muchas diferentes posiciones del escáner para cubrir todas las áreas requeridas (ver también Figura 5). Sólo cuando calibran los escáners en todas estas posiciones cuidadosamente (que consume mucho tiempo), pueden unir todos sus datos sin introducir errores.

Figura 5: Desde escáner 1, al lado izq. del objeto A es visible, pero cualquier cosa en el área de luz azul está detrás de objeto A (incluyendo objeto B) es invisible a escáner 1. Desde escáner 2, la parte inferior de A y B son visibles, pero cualquier cosa en las áreas de luz roja es invisible al escáner 2. Las secciones cruzadas púrpura son invisibles para cualquier escáner.

Los escáneres móviles son más rápidos, por lo tanto, más baratos, pero un poco menos precisos. Sin embargo, siguen siendo a menudo suficientemente precisos para la mayoría de las aplicaciones en arquitectura. Estas soluciones usan algoritmos inteligentes SLAM (Simultaneous Localisation and Mapping, Localización y Mapeo Simultáneos) para mantener posibles errores de alineación dentro de un rango aceptable.

Un ejemplo de tal escáner móvil es el Geoslam Zeb-REVO. Un operador camina con este escáner alrededor de las ubicaciones necesarias y mide hasta 50,000 por segundo. Los métodos SLAM pueden entonces unir todos los puntos medidos juntos en una sola nube de puntos, con una precisión de ~1.5 cm (0.6″).

Otro escáner móvil es el NavVis M6. Este es un tipo de carretilla que un operador puede mover alrededor. NavVis afirma que este sistema trae consigo un buen intercambio entre la velocidad del escaneo y precisión: el área que un operador puede escanear en un día, usando el sistema NavVis M6, puede incrementar por un factor de 10 veces a comparación de un escáner estático ~2,000m2 (21,527ft2). Aun así, su precisión es mejor que 1 cm (0.4″), gracias al usar algoritmos SLAM.

En próximo “post”

En siguiente “post” veremos cómo planear un proyecto de escaneo de nube de puntos láser

El original de este “post” en Inglés 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