Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Изображение облака точек тора
Облако точек с привязкой к местности Ред Рокс, Колорадо (от DroneMapper)

Облако точек представляет собой набор точек данных в пространстве . Точки представляют собой трехмерную фигуру или объект. Каждая точка имеет свой набор координат X, Y и Z. [1] Облака точек обычно создаются с помощью 3D-сканеров или программного обеспечения для фотограмметрии , которое измеряет множество точек на внешних поверхностях объектов вокруг них. Как результат процессов 3D-сканирования, облака точек используются для многих целей, в том числе для создания 3D- моделей CAD для производимых деталей, для метрологии и контроля качества, а также для множества приложений для визуализации, анимации, рендеринга и массовой настройки .

Выравнивание и регистрация [ править ]

Основная статья: Регистрация набора точек

Облака точек часто выравниваются с 3D-моделями или с другими облаками точек. Этот процесс известен как регистрация набора точек .

Для промышленной метрологии или контроля с использованием промышленной компьютерной томографии облако точек изготовленной детали можно сопоставить с существующей моделью и сравнить для проверки различий. Геометрические размеры и допуски также можно извлечь непосредственно из облака точек.

Преобразование в 3D-поверхности [ править ]

Пример визуализации облака точек данных с 1,2 миллиардами данных Бейт-Газале, объекта наследия, находящегося под угрозой, в Алеппо (Сирия) [2]
Создание или реконструкция трехмерных форм из одно- или многоэкранных карт глубины или силуэтов и их визуализация в плотных облаках точек [3]

В то время как облака точек могут быть непосредственно визуализированы и проверены, [4] [5] облака точек часто преобразуются в модели полигональной или треугольной сетки, модели поверхности NURBS или модели САПР с помощью процесса, обычно называемого реконструкцией поверхности.

Существует множество методов преобразования облака точек в трехмерную поверхность. [6] Некоторые подходы, такие как триангуляция Делоне , альфа-формы и вращение шара, строят сеть треугольников над существующими вершинами облака точек, в то время как другие подходы преобразуют облако точек в поле объемных расстояний и реконструируют неявную поверхность, определенную таким образом. через алгоритм маршевых кубов . [7]

В географических информационных системах облака точек являются одним из источников, используемых для создания цифровой модели рельефа местности. [8] Они также используются для создания 3D-моделей городской среды. [9] Дроны часто используются для сбора серии изображений RGB, которые затем могут быть обработаны на платформе алгоритмов компьютерного зрения, такой как AgiSoft Photoscan, Pix4D или DroneDeploy, для создания облаков точек RGB, из которых могут быть сделаны расстояния и объемные оценки. [ необходима цитата ]

Облака точек также можно использовать для представления объемных данных, как это иногда делается в медицинской визуализации . Используя облака точек, можно добиться множественной выборки и сжатия данных . [10]

Сжатие облака точек MPEG [ править ]

MPEG начал стандартизацию сжатия облака точек (PCC) с объявления о приеме предложений (CfP) в 2017 году. [11] [12] [13] Были определены три категории облаков точек: категория 1 для статических облаков точек, категория 2 для динамических точек облака и категория 3 для последовательностей LiDAR (динамически получаемые облака точек). Были окончательно определены две технологии: G-PCC (Geometry-based PCC, ISO / IEC 23090 part 9) [14] для категории 1 и категории 3; и V-PCC (Video-based PCC, ISO / IEC 23090 part 5) [15] для категории 2. Первые тестовые модели были разработаны в октябре 2017 года, одна для G-PCC (TMC13), а другая для V-PCC.(TMC2). С тех пор две тестовые модели развивались благодаря техническому вкладу и сотрудничеству, и ожидается, что первая версия стандартных спецификаций PCC будет завершена в 2020 году как часть серии ISO / IEC 23090 по кодированному представлению иммерсивного медиа-контента. [16]

См. Также [ править ]

  • Euclideon , движок трехмерной графики, который использует алгоритм поиска по облаку точек для рендеринга изображений.
  • MeshLab , инструмент с открытым исходным кодом для управления облаками точек и преобразования их в трехмерные треугольные сетки;
  • CloudCompare , инструмент с открытым исходным кодом для просмотра, редактирования и обработки трехмерных облаков точек высокой плотности
  • PCL (библиотека облаков точек) , обширная библиотека BSD с открытым исходным кодом для облаков точек nD и обработки трехмерной геометрии

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Что такое облака точек» . Tech27 .
  2. ^ Patrimoine, Art & Graphique (2017-11-02), английский: Изображение с очень высокой точностью 3D съемки лазерного сканера (1,2 млрд данных точек) Бейт Ghazaleh - сайт наследия в опасности в Алеппо Сирии. Это была совместная научная работа по изучению, сохранению и аварийному укреплению останков сооружения. , получено 11.06.2018
  3. ^ "Солтани, А.А., Хуанг, Х., Ву, Дж., Кулкарни, Т.Д., и Тененбаум, Дж. Б. Синтез 3D-форм посредством моделирования многовидовых карт глубины и силуэтов с помощью глубоких генеративных сетей. В материалах конференции IEEE по компьютерному зрению и распознавание образов (стр. 1511-1519) " .
  4. ^ Левой, М. и Уиттед, Т., "Использование точек как примитив отображения" .. Технический отчет 85-022, факультет компьютерных наук, Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл, январь 1985 г.
  5. ^ Русинкевич, С. и Левой, М. 2000. QSplat: система точечного рендеринга с несколькими разрешениями для больших сеток. В Siggraph 2000. ACM, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 343–352. DOI = http://doi.acm.org/10.1145/344779.344940
  6. ^ Бергер, М., Тальясакки, А., Северский, Л. М., Аллиес, П., Геннеба, Г., Левин, Дж. А., Шарф, А., Сильва, CT (2016), Обзор реконструкции поверхности по облакам точек. Форум компьютерной графики.
  7. ^ Облака точек сетки Краткое руководство о том, как создавать поверхности из облаков точек
  8. ^ От облака точек к матричной модели высот: масштабируемый подход
  9. ^ К. Хаммуди, Ф. Дорнаика, Б. Сохейлиан, Н. Папародитис. Извлечение каркасных моделей уличных фасадов из трехмерных облаков точек и соответствующей кадастровой карты. Международный архив фотограмметрии, дистанционного зондирования и пространственной информации (IAPRS), vol. 38, часть 3A, стр. 91–96, Сен-Манде, Франция, 1–3 сентября 2010 г.
  10. ^ Ситек; и другие. (2006). «Томографическая реконструкция с использованием адаптивной тетраэдрической сетки, определяемой облаком точек» . IEEE Trans. Med. Визуализация . 25 (9): 1172–9. DOI : 10,1109 / TMI.2006.879319 . PMID 16967802 . S2CID 27545238 .  
  11. ^ «Сжатие облака точек MPEG» . Проверено 22 октября 2020 .
  12. ^ Шварц, Себастьян; Преда, Мариус; Барончини, Витторио; Будагави, Мадукар; Сезар, Пабло; Чоу, Филип А .; Коэн, Роберт А .; Кривокуча, Майя; Лассер, Себастьян; Ли, Чжу; Ллах, Жанна; Мамму, Халед; Мекурия, Руфаэль; Кривокуча, Майя; Накагами, Охжи; Сиахан, Эрнестасия; Табатабай, Али; Tourapis, Alexis M .; Захарченко, Владислав (10.12.2018). «Новые стандарты MPEG для сжатия облаков точек» . Журнал IEEE по новым и избранным темам в схемах и системах . 9 (1): 133–148. DOI : 10,1109 / JETCAS.2018.2885981 . Проверено 22 октября 2020 .
  13. ^ Грациози, Данилло; Накагами, Охжи; Кума, Сатору; Загетто, Александр; Сузуки, Терухико; Табатабай, Али (2020-04-03). «Обзор текущих мероприятий по стандартизации сжатия облака точек: на основе видео (V-PCC) и на основе геометрии (G-PCC)» . Транзакции APSIPA по обработке сигналов и информации . 9 : 1–17. DOI : 10.1017 / ATSIP.2020.12 .
  14. ^ 14: 00-17: 00. «ISO / IEC DIS 23090-9» . ISO . Проверено 7 июня 2020 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  15. ^ 14: 00-17: 00. «ISO / IEC DIS 23090-5» . ISO . Проверено 21 октября 2020 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  16. ^ "Иммерсивные медиа-архитектуры | MPEG" . mpeg.chiariglione.org . Проверено 7 июня 2020 .