Порівняння лазерних сканерів: 7 характеристик, які потрібно перевірити перед покупкою

Порівняння лазерних сканерів:
7 характеристик, які потрібно перевірити перед покупкою




 

Постачальники геодезичних послуг все частіше додають 3D лазерне сканування та інше обладнання для захоплення реальності до свого технологічного інструментарію, І це не випадково - лазерні сканери збирають вичерпні дані про будівлі, інфраструктуру та навколишнє середовище за допомогою 360-градусних зображень і мільйонів точних точок вимірювань, відомих як хмари точок, що дозволяє швидко документувати зібрані дані з різних об'єктів і аналізувати їх безпосередньо в польових умовах для забезпечення якості та контролю якості.
З ростом популярності технології збільшилася кількість типів і брендів сканерів, а разом з ними і їхня різноманітність. Швидкий пошук в Інтернеті або в соціальних мережах показує безліч різних варіантів, з різними вимогами щодо швидкості, точності та якості.

Як визначити, який лазерний сканер найкраще підійде для вашого застосування? 

Невеликі знання про ключові фактори при виборі лазерного сканера можуть допомогти вам зробити мудру інвестицію, яка зробить вашу компанію ефективнішою та продуктивнішою на довгі роки. Ось сім можливостей, які варто оцінити перед покупкою.

1. Швидкість сканування та захоплення зображення

Один або два мільйони точок в секунду звучить вражаюче, але що це означає в реальних умовах? Що відбувається зі швидкістю сканування, коли ви хочете отримати повнокупольне зображення сцени разом з даними сканування? Що, якщо вам потрібно повнокупольне зображення з високим динамічним діапазоном (HDR), щоб побачити найдрібніші деталі в тіні або в умовах яскравого світла - як це впливає на швидкість збору даних?  

Знання польових характеристик висококласних лазерних сканерів може бути корисним для порівняння. Наприклад, лазерний 3D-сканер Leica RTC360 сканує зі швидкістю два мільйони точок в секунду (pps) і створює повнокупольне HDR-зображення за одну хвилину. Це означає, що ви можете виконати повне сканування сцени з високою роздільною здатністю (3 мм) на відстані 10 метрів менш ніж за три хвилини, отримавши зображення у форматі HDR. Запуск сканера на максимальній швидкості без HDR-зображень дозволяє завершити сканування менш ніж за 30 секунд.

 

 

Справжній та лазерний HDR: Якщо ви плануєте використовувати HDR як частину процедури сканування для документування навколишнього середовища, обов'язково перевірте джерело зображень. У справжніх HDR-зображеннях камери з високою роздільною здатністю збирають високоякісні вихідні зображення, які накладаються один на одного, щоб їх можна було легко об'єднати. Деякі лазерні сканери поєднують зображення без HDR зі значеннями інтенсивності лазерного випромінювання, щоб створити більший контраст у кольоровій хмарі точок і панорамне "HDR" зображення. Хоча такий підхід може прискорити створення HDR-зображень у польових умовах, він уповільнює обробку в офісі під час роботи з даними сканування з високою роздільною здатністю. Лазерні HDR-зображення також не мають природних кольорів, які можуть бути важливими для проекту.
Оцінюючи лазерний сканер, зверніть увагу на те, як швидкість сканування впливає на роботу, яку ви виконуєте щодня.
2. Якість даних при скануванні на високій швидкості
Якість даних важлива, але її не завжди легко виміряти при порівнянні лазерних сканерів. Щоб отримати точну оцінку якості даних, попросіть зробити демонстраційне сканування з високою роздільною здатністю ділянки на відстані 10 метрів, яка включає складні поверхні, і оцініть дані за наступними ключовими параметрами:

Повнота. Чи не вистачає якихось даних? Особливу увагу приділіть областям, які розташовані під гострим кутом до сканера - тут дані повинні бути такими ж повними, як і в інших областях сканування.

Хмара точок з Leica RTC360 є повною і чистою, без невірних точок (зверху).
Хмара точок з іншого високошвидкісного лазерного сканера є неповною і містить невірні точки (знизу).
 
Чистота. Дані повинні бути чистими і чіткими, без "плаваючих" недійсних точок у даних сканування.
Геометрична точність. Геометрія відсканованих об'єктів повинна бути правильною. Слідкуйте за заокругленими краями.

Шуми в діапазоні. У деяких лазерних сканерах для отримання чистих, якісних даних сканування з низьким рівнем шуму в діапазоні потрібно значно знизити швидкість сканування. Лазерний сканер не можна назвати високошвидкісним, якщо для завершення високоякісного сканування потрібні години. Перевірте, чи вимагає лазерний сканер визначення допустимого рівня шуму в даних, а потім виберіть відповідне налаштування якості. Якщо так, майте на увазі, що цей процес збільшить час і вплине на геометрію отриманих сканів. Краще використовувати лазерний сканер, який забезпечує найкращу якість автоматично, без налаштувань і без шкоди для швидкості сканування.

Хмара точок з Leica RTC360 має низький рівень шуму і правильну геометрію (зверху). Хмара точок з іншого високошвидкісного лазерного сканера (знизу) має високий рівень шуму на ділянках з перпендикулярним кутом падіння і дірки в даних на ділянках з гострим кутом падіння. Геометрія сканованого об'єкта також неправильна.
 

Фільтрація змішаних пікселів. Наскільки добре сканер відфільтровує невірні точки (змішані пікселі)? Шукайте в даних групи невірних і нефільтрованих точок. Дані повинні бути чистими і добре відфільтрованими.

Змішані пікселі між трубами, кабелями і стіною добре відфільтровані в даних Leica RTC360 (ліворуч), в той час як в даних, отриманих за допомогою іншого високошвидкісного лазерного сканера, можна побачити групу невірних і не відфільтрованих точок (праворуч).
3. Якість зображення сканера

Зображення HDR мають бути фотографічної якості. Занадто темні або занадто світлі зображення можуть приховати важливі деталі сцени. Щоб оцінити якість зображення, порівняйте зображення зі сканера із зображеннями, зробленими високоякісною дзеркальною камерою.

 

4. Як визначається точність
Інформацію про точність легко знайти в специфікаціях, але важливіше, ніж цифри, те, як ця точність досягається.  Якщо сканер вимагає компенсації на місці, це потрібно робити в кожній позиції сканування. Майте на увазі, що 3D точність позиціонування відома лише тоді, коли відома кутова точність. Без справжньої компенсації на місці ви скануєте з невідомою точністю 3D-позиціонування. Також майте на увазі, що якщо вимірювання виконуються тільки до і після сканування із застосуванням середнього нахилу до всього сканування під час імпорту, то це вимірювання нахилу, а не двовісна компенсація в реальному часі. Переконайтеся, що ви розумієте, як визначаються показники точності сканера, перш ніж купувати його.
5. Управління даними
Високошвидкісне високоякісне лазерне сканування дає вам можливість дуже швидко збирати велику кількість даних. Якщо сканер покладається на SD-карту відкритого формату для зберігання і передачі цих даних, ви швидко вичерпаєте свій простір для зберігання. SD-карти також мають обмежену температурну стабільність. Шукайте систему управління даними, яка дозволяє зберігати сотні гігабайт даних, передавати сотні мегабайт даних в секунду і може витримувати екстремально низькі і високі температури.
6. Як відбувається попередня реєстрація на місці
Якщо сканер забезпечує попередню реєстрацію в польових умовах, як виглядає цей процес? Чи базується він переважно на програмному забезпеченні, чи апаратне забезпечення сканера також відіграє певну роль?

Запитайте про комп'ютерні вимоги - чи можете ви використовувати iPad в польових умовах, чи вам потрібен високопродуктивний планшет або ноутбук? Чи можете ви оптимізувати реєстрацію та збагатити дані сканування, додавши геотеги та іншу інформацію, чи програмне забезпечення обмежує вашу взаємодію з даними? Чи можете ви відстежувати положення сканера в реальному часі та візуалізувати дані сканування, щоб переконатися, що ви зафіксували все необхідне до того, як покинете місце події? Скільки часу потрібно для обробки даних сканування перед їх реєстрацією?

Майте на увазі, що автоматична попередня реєстрація в польових умовах ефективна настільки, наскільки повноцінним є потік даних у системі. Програмне забезпечення, не оптимізоване для обробки даних, може створювати вузькі місця у вашому документообігу, коли ви чекаєте, поки система зареєструє скани, особливо якщо ви скануєте в кольорі з високою роздільною здатністю. Без можливості виконати деякі налаштування вручну, можливо, вам доведеться повторно сканувати деякі параметри, якщо вони не будуть зареєстровані належним чином в автоматизованому процесі.
Щоб оптимізувати ефективність і результати, шукайте сканер із системою попередньої реєстрації, яка інтегрує програмне забезпечення з апаратним забезпеченням, таким як внутрішні камери та інерційний вимірювальний блок (IMU).
7. Інтеграція з іншими рішеннями для захоплення реальності та цифрового картографування
Потреба в захопленні складних, а іноді й важкодоступних об'єктів часто є критично важливою для забезпечення вимог вашого проекту. Хоча компанії все частіше розглядають високошвидкісне 3D лазерне сканування як важливий елемент технології захоплення реальності, це не єдиний інструмент для цієї мети. Прості у використанні і дуже портативні наземні системи лазерного сканування, які працюють після натискання однієї кнопки, забезпечують простий спосіб переходу від 2D до 3D робочих процесів.
Мобільні картографічні системи дозволяють відображати реальність великомасштабних середовищ. Безпілотні літальні апарати (БПЛА, також відомі як дрони або БПЛА) дають змогу зафіксувати альтернативні перспективи та забезпечують доступ туди, де фізичний доступ обмежений. А спеціально створені програмні рішення спрощують роботу, перетворюючи цифрові дані на доступні візуалізації та інтелектуальні діаграми і карти.