Головні тренди галузі лазерного сканування
Лазерне сканування на шляху до того, щоб стати потужнішим, кориснішим і доступнішим, впливаючи на широкий спектр галузей. Слідуючи траєкторії, подібній до обчислювальної техніки, технологія просто стає меншою, дешевшою та простішою у використанні.
Лазерні сканери та набори даних лазерного сканування, які в основному використовуються геодезистами, стають все більш важливими для зростаючої кількості галузей промисловості, зокрема будівництва. Зміниться не лише технологія, але й те, як вона використовується та хто від цього отримує вигоду.
1. Розширення LiDAR і зростання мобільних LiDAR
Лідар (Light Detection and Ranging) є домінуючою технологією та технікою більшості лазерного сканування. Він працює, спрямовуючи потужні лазерні імпульси на ціль і збираючи сигнал зворотного розсіювання. Ці системи є основними на даний момент і використовують вибір спектральних довжин хвиль для збору даних.
Історично склалося так, що сканери LiDAR були статичними пристроями, які вимагали налаштування — і навіть використання стаціонарних мішеней для реєстрації.
Але доступність і ефективність мобільного сканування за допомогою цієї ж технології стає все більш доступною. Фактично, це повністю змінить наш підхід до сканування.
SLAM (одночасна локалізація та відображення)
SLAM — це алгоритмічний процес побудови карти невідомого середовища з одночасною навігацією в цьому середовищі за допомогою карти. Вирішити цю проблему складно, але вона має вирішальне значення для вдосконаленої автономної робототехніки та обіцяє зробити мобільне сканування простим і легким.
Сканери SLAM можуть використовувати різні типи датчиків, включаючи акустичні далекоміри, відеокамери та інерційні датчики. Проте сканери LiDAR і лазерні сканери є критично важливими компонентами для створення найточніших сканувань SLAM, і їх використання та розгортання буде зростати найближчим часом. Такі бренди, як GeoSlam, Paracosm і NavVis, уже мають на ринку портативні сканери, які дозволяють геодезистам просто проходити сайт і збирати всі необхідні дані. Ця розробка стала можливою завдяки поєднанню ряду технологій, включаючи мініатюризацію датчиків і вдосконалення одометрії та картографування LiDAR (LOAM).
Дрони
Безпілотні літальні системи (БПЛА) стають все більш важливими для сканування — як зовні, так і всередині. Це робиться за допомогою сканерів SLAM, а також традиційних LiDAR і LiDAR із підтримкою GPS.
Безпілотники для картографування та геодезії забезпечують просту в розгортанні платформу для перегляду з повітря. Наразі деякі фактори обмежують використання безпілотників щодо тривалості роботи та розробки правил у багатьох країнах. У найкращому вигляді дрони сприяють створенню цінних 3D-даних і зображень, необхідних для різних інженерних проектів, міського планування та наукових завдань. Довший час роботи БПЛА забезпечується покращеним авіонікою та терміном служби батареї.
Чому це важливо
Моделі хмар точок мають величезний потенціал, якщо вони можуть уникнути свого статичного походження. Отримання якомога більшої цінності зі сканувань призведе до «демократизації хмари точок».
Дрони сприятимуть створенню цінних 3D-даних і зображень для різних інженерних проектів, міського планування та наукових завдань.
SLAM забезпечить швидке та точне картографування там, де локалізація GNSS (GPS) недоступна, наприклад у приміщеннях.
Стратегії впровадження
Впровадження нових моделей і технік у ваші проекти – це крива навчання. SLAM — чудове місце для початку. Сканери стають дедалі доступнішими, і нормативні обмеження відрізняються від тих, хто починає використовувати технологію дронів. Прийнявши та випробувавши цю технологію на ранній стадії, ви зможете розробити ефективні способи її інтеграції у свій робочий процес і отримати перевагу від конкурентів.
Професійна порада: дані сканування SLAM не такі точні, як дані статичного лазерного сканування. Важливо мати способи інтеграції даних SLAM з іншими джерелами даних, щоб переконатися, що ви можете скористатися перевагами швидкості сканування SLAM, забезпечуючи при цьому рівень деталізації та точності, необхідні для проекту.
2. Поширення хмари точок у хмару
Прогнозується, що доступність даних, точність, щільність і розмір 3D-хмар точок швидко зростатимуть протягом наступних кількох років. Зростаюче використання та обсяг хмар точок призведуть до різкого зростання потреби в управлінні даними в хмарі — хмарна обробка даних і пряме завантаження даних хмари точок у хмарні служби, ймовірно, стануть нормою.
Чому це важливо
Хмара приносить хмарам точок дві чіткі переваги. Традиційні переваги зосереджені навколо зберігання та обмін інформацією та моделями. Замість того, щоб надсилати результати всім відповідним зацікавленим сторонам, можна просто надати доступ, і всі відповідні сторони зможуть переглядати спільні файли. Хмарне сховище також можна динамічно масштабувати та пропонує дешевий спосіб збільшити ємність для великого проекту. Це дуже схоже на те, як інформаційне моделювання будівель (BIM) покращує загальну співпрацю в будівництві.
Однак, можливо, більш важливими є переваги, які ця хмара приносить для обробки та реєстрації. Обробка хмари точок завжди була каменем спотикання, який перешкоджав більш широкому використанню лазерних сканерів для захоплення реальності. Час, необхідний для обробки цих сканувань, збільшує витрати, обмежуючи ефективність програм.
Розвиток алгоритмів хмари точок кардинально змінює цю реальність. Більш надійна, векторна та багатоетапна обробка дає змогу попередньо завантажувати ручні завдання та автоматизувати великі частини обробки. Саме по собі це забезпечує прискорення обробки. Але правильне програмне забезпечення для лазерного сканування дає змогу скористатися перевагами паралельних обчислень — реєструвати кілька сканувань одночасно за допомогою кількох процесорів. Поки це можна масштабувати лише за допомогою локального обладнання. Однак хмара пропонує майже необмежену масштабованість — забезпечуючи набагато швидшу реєстрацію та надійніші результати.
Щоб отримати реальні переваги хмари, вам потрібно переосмислити свої процеси. Повна цінність хмари випливає з підходу до обробки хмари точок не як одноразового тактичного рішення, а як частини загальної стратегії цифрової трансформації. Вам потрібно думати про зміни процесів і технологічні інвестиції — найважливіше, правильне програмне забезпечення для обробки.
3. Поява мультимодальних сканувань
Все більше й більше дані сканування, датчика та візуальні дані поєднуються, щоб отримати більш повну картину. Як ми вже згадували, дані SLAM можна використовувати в поєднанні зі статичними лазерними сканерами, щоб швидко отримати загальне покриття сцени, зосереджуючи деталі лише на важливих областях. Це також можна зробити, об’єднавши бортові датчики на базі БПЛА з наборами наземних даних. У всіх цих прикладах також можна додати кольорові заливки або дані, отримані із зображень, щоб додати додаткові деталі. Зрештою, результатом є більш детальне сканування, яке виконується швидше за допомогою правильних інструментів, розгорнутих для кожної окремої роботи.
Чому це важливо
Є багато причин, чому проект може потребувати мультимодального сканування. Іноді форма та висота об’єкта ускладнюють сканування верхньої частини цілі. В інших випадках територія занадто велика для обстеження за допомогою наземного пристрою LiDAR. Або вам просто потрібно кілька типів даних, щоб отримати потрібне покриття. У всіх випадках, чим повнішим буде сканування, тим більше ви можете довіряти йому як «єдиному джерелу істини», необхідному для великомасштабних проектів.
Стратегії впровадження
Варто дослідити нові методи та технології сканування та оцінити, як їх можна включити у ваш підхід «звичайний бізнес». Подивіться на хмарне програмне забезпечення для реєстрації, щоб полегшити завдання, об’єднавши ці скани в повне подання. По суті, вам потрібно переконатися, що у вас є інструменти, які можуть об’єднувати набори даних, а потім надавати їх як єдиний результат.
4. AR/VR інтеграція з лазерним скануванням
Хоча доповнену реальність і віртуальну реальність можна розглядати як результат технології сканування, розробки в цій галузі також будуть визначати її майбутнє. Перегляд даних сканування за допомогою AR/VR стане більш поширеним, особливо для зацікавлених сторін клієнтів. І ви можете побачити злиття такого роду технологій у багатьох різних місцях, навіть на споживчому ринку.
Наприклад, Apple вже випустила iPhone з вбудованим сканером LiDAR. Завдяки лазерній системі 3D-карти глибини майбутні iPhone зможуть сканувати цілі кімнати та точніше відображати положення створених комп’ютером об’єктів у реальному світі. Це можна й буде поєднувати з іграми, прикрасами для дому тощо. Оскільки споживчі продукти стимулюють технологічний прогрес, це лише покращить інтеграцію, доступну для професіоналів.
Чому це важливо
Інтерес до технологій AR/VR і їх розвиток то вщухають, то вщухають після початкових експериментів наприкінці 1950-х років. Сканер iPhone LiDAR – це покажчик у майбутнє. Наразі він не дозволяє сканувати 3D-об’єкти з більшою точністю, ніж інші методи, наприклад фотограмметрія. Але це буде діяти як каталізатор для відкриття майбутніх застосувань у будівництві, освіті, охороні здоров’я та роздрібній торгівлі.
Дослідження вказують на те, що навчання та освіта були першими областями, які отримували вигоду від застосувань AR/VR у будівництві. Якщо ви займаєтесь цією сферою, можливо, варто розглянути, як результати лазерного сканування можна включити в навчання та роботу з безпеки.
Моделювання майбутнього
Історія лазерних сканерів не надто відрізняється від більшості технологій, що розвиваються — вони стають кращими, дешевшими та меншими. Справжня зміна стосується варіантів використання. Оскільки будь-яка технологія розвивається, вона стає легшою для доступу, і нові способи застосування цієї технології стають життєздатними.
Розширення застосування лазерних сканерів вже починається. Завдяки меншим і дешевшим сканерам, озброєним вдосконаленою реєстрацією хмари точок, технологія лазерного сканування стає невід’ємною частиною багатьох інженерних і будівельних проектів і буде такою й надалі. Зрештою, вам потрібно розглянути можливості та проявити творчість. Оскільки LiDAR стає товаром, можливості майже безмежні.