Сравнение лазерных сканеров: 7 характеристик, которые необходимо проверить перед покупкой

Поставщики геодезических услуг все чаще добавляют 3D лазерное сканирование и другое оборудование для захвата реальности к своему технологическому инструментарию. и анализировать их непосредственно в полевых условиях для обеспечения качества и контроля качества.

С ростом популярности технологии увеличилось количество типов и брендов сканеров, а вместе с ними и их разнообразие. Быстрый поиск в Интернете или в социальных сетях показывает множество различных вариантов, с разными требованиями по скорости, точности и качеству.

Как определить, какой лазерный сканер лучше всего подойдет для вашего применения? 

Небольшие знания о ключевых факторах при выборе лазерного сканера могут помочь вам сделать мудрую инвестицию, которая сделает вашу компанию более эффективной и продуктивной на долгие годы. Вот семь возможностей, которые следует оценить перед покупкой.

1. Скорость сканирования и захвата изображения

• Один или два миллиона точек в секунду звучит поразительно, но что это значит в реальных условиях?

• Что происходит со скоростью сканирования, когда вы хотите получить полнокупольное изображение сцены вместе с данными сканирования?

• Что, если вам нужно полнокупольное изображение с высоким динамическим диапазоном (HDR), чтобы увидеть мельчайшие детали в тени или в условиях яркого света – как это влияет на скорость сбора данных?

Знание полевых характеристик высококлассных лазерных сканеров может быть полезно для сравнения. Например, лазерный 3D-сканер Leica RTC360 сканирует со скоростью два миллиона точек в секунду (pps) и создает полнокупольное HDR-изображение.

Это означает, что вы можете выполнить полное сканирование сцены с высоким разрешением (3 мм) на расстоянии 10 метров менее чем за три минуты, получив изображение в формате HDR. Запуск сканера на максимальной скорости без HDR-изображений позволяет завершить сканирование менее чем за 30 секунд.

Настоящий и лазерный HDR

Если вы планируете использовать HDR как часть процедуры сканирования для документирования окружающей среды, обязательно проверьте источник изображений.

В настоящих HDR-изображениях камеры с высоким разрешением собирают высококачественные исходные изображения, которые накладываются друг на друга, чтобы их можно было легко объединить.

Некоторые лазерные сканеры объединяют изображения без HDR со значениями интенсивности лазерного излучения, чтобы создать больший контраст в цветном облаке точек и панорамное "HDR" изображение. Хотя такой подход может ускорить создание HDR-изображений в полевых условиях, он замедляет обработку в офисе при работе с данными сканирования с высоким разрешением. Лазерные HDR-изображения также не имеют естественных цветов, которые могут быть важны для проекта.

Оценивая лазерный сканер, обратите внимание на то, как скорость сканирования влияет на ежедневную работу.

2. Качество данных при сканировании на высокой скорости

Качество данных важно, но его не всегда легко измерить при сравнении лазерных сканеров. Чтобы получить точную оценку качества данных, попросите произвести демонстрационное сканирование с высоким разрешением участка на расстоянии 10 метров, которое включает сложные поверхности, и оцените данные по следующим ключевым параметрам:

• Полнота. Не хватает каких-либо данных? Особое внимание уделите областям, расположенным под острым углом к ​​сканеру - здесь данные должны быть такими же полными, как и в других областях сканирования.

Облако точек Leica RTC360 является полным и чистым, без неверных точек (сверху). Облако точек с другого высокоскоростного лазерного сканера неполно и содержит неверные точки (снизу).

• Чистота. Данные должны быть чистыми и четкими, без "плавающих" недействительных точек в данных сканирования.

• Геометрическая точность. Геометрия отсканированных объектов должна быть правильной. Следите за закругленными краями.

• Шумы в диапазоне. В некоторых лазерных сканерах для получения чистых, качественных данных сканирования с низким уровнем шума в диапазоне нужно значительно снизить скорость сканирования. Лазерный сканер нельзя назвать высокоскоростным, если для завершения высококачественного сканирования требуются часы.

Проверьте, требует ли лазерный сканер определения допустимого уровня шума в данных, а затем выберите соответствующую настройку качества. Если да, учтите, что этот процесс увеличит время и повлияет на геометрию полученных сканов.

Лучше использовать лазерный сканер, который обеспечивает наилучшее качество автоматически, без настроек и безурон для скорости сканирования.

Облако точек с Leica RTC360 имеет низкий уровень шума и правильную геометрию (сверху). Облако точек другого высокоскоростного лазерного сканера (снизу) имеет высокий уровень шума на участках с перпендикулярным углом падения и дыры в данных на участках с острым углом падения. Геометрия сканируемого объекта также неверна.

• Фильтрация смешанных пикселей. Насколько хорошо сканер отфильтровывает неверные точки (смешанные пиксели)? Ищите в данных группы неверных и нефильтрованных точек. Данные должны быть чистыми и хорошо отфильтрованными.

Смешанные пиксели между трубами, кабелями и стеной хорошо отфильтрованы в данных Leica RTC360 (слева), в то время как в данных, полученных с помощью другого высокоскоростного лазерного сканера, можно увидеть группу неверных и не отфильтрованных точек (справа).

3. Качество изображения сканера

Изображение HDR должно быть фотографического качества. Слишком темные или слишком светлые изображения могут скрыть важные детали сцены. Чтобы оценить качество изображения, сравните изображение со сканера с изображениями, сделанными высококачественной зеркальной камерой.

4. Как определяется точность

Информацию о точности легко найти в спецификациях, но важнее, чем цифры, то, как эта точность достигается.  Если сканер требует компенсации на месте, то это нужно делать в каждой позиции сканирования.

Имейте в виду, что 3D точность позиционирования известна только тогда, когда известна угловая точность. Без настоящей компенсации на месте вы сканируете с неизвестной точностью 3D-позиционирования. Также имейте в виду, что если измерения производятся только до и после сканирования с применением среднего наклона ко всему сканированию во время импорта, то это измерение наклона, а не двухосная компенсация в реальном времени.

Убедитесь, что вы понимаете, как определяются показатели точности сканера, прежде чем покупать его.

5. Управление данными

Высокоскоростное лазерное сканирование дает вам возможность быстро собирать большое количество данных. Если сканер полагается на SD-карту открытого формата для хранения и передачи данных, вы быстро исчерпаете свое пространство для хранения. SD-карты также обладают ограниченной температурной стабильностью.

Ищите систему управления данными, позволяющую сохранять сотни гигабайт данных, передавать сотни мегабайт данных в секунду и может выдерживать экстремально низкие и высокие температуры.

6. Как проходит предварительная регистрация на месте

• Если сканер обеспечивает предварительную регистрацию в полевых условиях, как выглядит этот процесс?

• Основывается ли он преимущественно на программном обеспечении, или аппаратное обеспечение сканера также играет определенную роль?

• Спросите о компьютерных требованиях - можете ли вы использовать iPad в полевых условиях, нужен ли вам высокопроизводительный планшет или ноутбук?

• Можете ли вы оптимизировать регистрацию и обогатить данные сканирования, добавив геотеги и другую информацию, ограничивает ли программное обеспечение ваше взаимодействие с данными?

• Можете ли вы отслеживать положение сканера в реальном времени и визуализировать данные сканирования, чтобы убедиться, что вы зафиксировали все необходимое до того, как покинете место происшествия?

• Сколько времени нужно для обработки данных сканирования перед их регистрацией?

Имейте в виду, что автоматическая предварительная регистрация в полевых условиях эффективна настолько, насколько полноцен поток данных в системе. Программное обеспечение, не оптимизированное для обработки данных, может создавать узкие места в документообороте, когда вы ожидаете, пока система зарегистрирует сканы, особенно если вы сканируете в цвете с высоким разрешением. Без возможности выполнения некоторых настроек вручную, возможно, вам придется повторно сканировать некоторые параметры, если они не будут зарегистрированы должным образом в автоматизированном процессе.

Чтобы оптимизировать эффективность и результаты, ищите сканер с системой предварительной регистрации, интегрирующей программное обеспечение с аппаратным обеспечением, таким как внутренние камеры и инерционный измерительный блок (IMU).

7. Интеграция с другими решениями для захвата реальности и цифровой картографии

Потребность в захвате сложных, а иногда и труднодоступных объектов часто критически важна для обеспечения требований вашего проекта. Хотя компании все чаще рассматривают высокоскоростное 3D лазерное сканирование как важнейший элемент технологии захвата реальности, это не единственный инструмент для этой цели. Простые в использовании и очень портативные наземные системы лазерного сканирования, работающие по нажатию одной кнопки, обеспечивают простой способ перехода от 2D к 3D рабочим процессам.

Мобильные картографические системы позволяют отображать реальность крупномасштабных сред. Беспилотные летательные аппараты (БПЛА, также известные как дроны или БПЛА) позволяют зафиксировать альтернативные плетения.