Класифікація на основі штучного інтелекту в Leica Cyclone 3DR (частина 1)

Як штучний інтелект у Leica Cyclone 3DR змінює реальність

Перша частина серії про класифікацію на основі штучного інтелекту, що написана з Янніком Стенгером, менеджером продукту Cyclone 3DR, і в якій обговорюється розробка класифікації штучним інтелектом в нашому портфоліо програмного забезпечення для захоплення реального світу, його функціональність і користь для користувачів. Друга стаття присвячена прикладам застосування та удосконаленню робочих процесів. Другу статтю можна прочитати тут.

Один з головних завдань геопросторових технологій завжди полягав у тому, як відповісти на запитання "Де це?". З впровадженням та розвитком програмного забезпечення для аналізу хмар точок, а недавно і інструментів класифікації на основі штучного інтелекту, прискорених технологією NVIDIA CUDA, стало легше та значно ефективніше вирішити завдання "Що це?". Це важливий інструмент для глибшого розуміння нашого світу.

Професіонали у багатьох галузях постійно працюють із штучним інтелектом, замінюючи рутинні та складні завдання на інноваційні інструменти. У світі геопростору штучний інтелект відіграє ключову роль у класифікації хмар точок, оптимізуючи попередні етапи обробки даних і забезпечуючи успіх наступної аналізу.

У Leica Geosystems, яка входить до Hexagon, ми постійно розвиваємо наш портфель штучного інтелекту для удосконалення класифікації хмар точок, створюючи більше можливостей для наших клієнтів в автоматизованій обробці хмар точок. Серед нашої діяльності було покращено класифікацію на основі ШІ для Leica Cyclone 3DR, потужного програмного рішення, яке поєднує точність і ефективність технологій захоплення реальності, допомагаючи користувачам отримувати 3D результати для багатьох застосувань.

Зрозуміння класифікації за допомогою штучного інтелекту та її роль у портфелі програмного забезпечення Leica Geosystems

Штучний інтелект у класифікації – це технологія захоплення реальності, розроблена в хабі штучного інтелекту Hexagon і інтегрована в наш пакет програмного забезпечення для захоплення реальності з 2021 року. Ця технологія надає інтелект даним 3D шляхом вчитування даних хмар точок від лазерних сканерів і класифікації точок з мінімальною участю людини в різні категорії об'єктів.

ШІ-класифікація працює з різними специфічними для середовища моделями, навченими за допомогою інтенсивних процесів машинного навчання. Наприклад, для класифікації особливостей певних зовнішніх середовищ були використані і оброблені великі обсяги даних хмар точок з різних середовищ, включаючи дерева, будівлі та вуличні меблі.

Наші основні офісні програмні продукти, Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS і Leica Pegasus OFFICE, містять можливості ШІ-класифікації, працюють на NVIDIA RTX GPU і здатні обробляти хмарні дані та класифікувати специфічні зовнішні та внутрішні середовища. Ці продукти можуть також експортувати та імпортувати класифіковані хмари точок у LGSx форматі, що є універсальним форматом обміну даними Leica Geosystems, пропонуючи нашим користувачам спрощений робочий процес захоплення реальності разом із застосуванням ШІ.

Leica Cyclone 3DR спирається на вже класифіковані середовища, надаючи розширену пропозицію класифікації характеристик, як це бачимо на наведеній нижче діаграмі.

Підвищення інтелекту та швидкості в обробці хмар точок Leica Cyclone 3DR

Протягом багатьох років ми вдосконалювали двигун обробки хмар точок Cyclone 3DR, починаючи з першого випуску технології в листопаді 2021 року. У версії Cyclone 3DR 2024.1 ми раді запропонувати користувачам двигун, що на 20% швидший у вимірі часу обчислення порівняно з попередньою версією.

Будь-які функції чи вдосконалення за рахунок технологій явно благотворно позначаються на успіхові кінцевих користувачів, адз їх перевага полягає в отриманні точних результатів та зрозумілої інформації. Забезпечуючи більше функцій одним натиском, користувачі можуть швидко та ефективно вирішувати завдання та приймати обґрунтовані рішення.

Ці поліпшення вигідні як для користувачів з невеликими обсягами даних, так і для тих, хто працює з важкими даними. У випадку невеликих даних, класифікація хмар точок може автоматично сегментувати та чистити дані за кілька хвилин. У випадку великих обсягів, Cyclone 3DR може здійснювати автоматизоване очищення хмар точок на основі ШІ, навіть для багатогодинних процесів.

Завдяки постійним інноваціям в області штучного інтелекту, наше користувацьке співтовариство може повністю покладатися на зрілі інструменти на основі штучного інтелекту, які дозволяють додавати інтелект в 3D дані ефективно та послідовно.

Оптимізація робочих процесів шляхом постійного вдосконалення моделей і нових функцій

Завдяки гнучкості Cyclone 3DR, нові моделі швидко доповнюють можливості ШІ-класифікації, і користувачі можуть очікувати більшої одноразової потужності очищення для нових застосувань з кожним новим випуском продукту.

З моменту випуску версії 2021.2 ми випустили наступні моделі:

Внутрішнє основне: Остання версія Cyclone 3DR надає дуже детальну класифікацію, яка може бути використана для покращення Scan-to-BIM процесів. 

Поза-приміщенямини основна: Ця модель є найзагальнішою для швидкого очищення зовнішніх артефактів, таких як будівлі або рослинність.

Внутрішнє будівельний майданчик: Ця спеціалізована модель була навчена та розроблена для підтримки аналізу будівельних майданчиків, і вона є потужним доповненням до аналітичних інструментів Cyclone 3DR. Наприклад, функція відстеження прогресу дозволяє користувачам оптимізувати 3D порівняння на основі класової інформації.

Зовні важкого будівельного майданчика: Модель призначена для підтримки різноманітних важких конструкцій від Hexagon, таких як програмне забезпечення AGTEK для контролю за операціями, землею та об'ємами.

Дорога: Навчена на наборах даних зортованих на MMS сенсорах Leica Geosystems і включена у продукти для картографування на мобільних телефонах, ця модель є однією з найстаріших у нашому портфоліо реальної захопленості.

BLK мобільне фільтрування людей: Ми розробили цю модель для підтримки наших мобільних та автономних сенсорів BLK, які швидко захоплюють оточення з великою кількістю людей, таких як ручний лазерний сканер Leica BLK2GO і автономні модулі лазерного сканування Leica BLK ARC і Leica BLK2FLY. Вона пропонує одноразову функціональність для видалення шумових точок, які відповідають людям і рухомим об'єктам.

Scan-to-Facility: Наша найновіша модель, розроблена для Plant Edition, підтверджує тенденцію портфоліо Leica Geosystems щодо зміцнення ефективних позицій у промисловості обладнання. Перша версія моделі безпосередньо підтримує функцію Scan-to-Pipe за допомогою спеціалізованого процесу класифікації з шести класів. У майбутньому очікуються оновлені моделі, які зможуть впоратися з повними операціями Scan-to-Facility.

Наша нова модель для заводів є іншим прикладом. Перша версія моделі була розроблена з метою забезпечення простоти та ефективності для функції Scan-to-Pipe у Cyclone 3DR. Вона здатна забезпечити сегментовані хмари точок у шести класах: Циліндр труби, Вигин труби, Редуктор труби, Клапан, Підключення труби та Некласифіковане. Майбутні більш вдосконалені версії орієнтуються на застосування Scan-to-Facility, і ми впевнені, що зможемо надати оновлені моделі для промисловості обладнання, які включатимуть Сталеві колони, Сталеві балки, Поручні, Стіни, Фланці труб і можливо більше.

Наша нова модель для заводів є іншим прикладом. Перша версія моделі була розроблена з метою забезпечення простоти та ефективності для функції Scan-to-Pipe у Cyclone 3DR. Вона здатна забезпечити сегментовані хмари точок у шести класах: Циліндр труби, Вигин труби, Редуктор труби, Клапан, Підключення труби та Некласифіковане. Майбутні більш вдосконалені версії орієнтуються на застосування Scan-to-Facility, і ми впевнені, що зможемо надати оновлені моделі для промисловості обладнання, які включатимуть Сталеві колони, Сталеві балки, Поручні, Стіни, Фланці труб і можливо більше.

Переваги класифікації штучним інтелектом: від точності до співпраці

Штучний інтелект для класифікації розроблявся з метою поліпшення 3D даних, покращення візуалізації, упорядкування робочих процесів і покращення співпраці та підвищення точності. У загальному, це приносить користь кінцевим користувачам, включаючи:

Покращення інтелектуальності 3D-даних. Основне завдання класифікації за допомогою штучного інтелекту в програмах захоплення реальності – це забезпечення простого, одномоментного способу підвищення інтелектуальності 3D-даних. Цей початковий крок у роботі зі штучним інтелектом спрямований на збільшення цифрового змісту реальності з використанням збагаченої людської інформації за мінімальної участі користувача. Це дозволяє класифікованим LGSx-хмарам точок бути готовими для обробки з підвищеною точністю та ефективністю.

Покращений візуальний досвід. Однією з першорядних переваг класифікаційного інтелекту є поліпшена візуалізація. Хмари точок залишаються складним об'єктом для багатьох галузей, але кольорова класифікація полегшує їх розуміння. Можливість відображати різні класи в продуктах, таких як Leica TruView, Leica CloudWorx і Leica Cyclone ENTERPRISE, а також інших програмних рішеннях, підвищує розуміння, ухвалення рішень і продуктивність.

Ефективна співпраця. Формат файлів LGSx або хмарні рішення, як Reality Cloud Studio, під керівництвом HxDR і Cyclone ENTERPRISE, є ключем для спільної роботи між учасниками проєктів, що передбачають використання технологій реального захоплення. Ці продукти можуть зберігати класифікацію і дозволяти користувачам легко обмінюватися цифровою інформацією про реальність.

Забезпечення точності. Застосування класифікації ШІ на початковому етапі будь-якого робочого процесу може принести миттєве збільшення точності при, наприклад, видаленні рослинності з зовнішніх середовищ для створення надзвичайно реалістичних текстурованих сіток будь-якого сканованого об'єкта. Оптимізація обчислень 3D-порівнянь за допомогою збереження лише важливих класів, таких як конкретні компоненти будівельних майданчиків, для перевірки відповідності "as-built". Витягнення активів для виконання зворотного проектування, як Scan-to-Pipe після обробки продума рослинної моделі.

Робота на різних платформах. Набір плагінів CloudWorx для різних програмних застосувань CAD і BIM є найпотужнішим у обробці і візуалізації масштабних масивів даних хмар точок в середовищах CAD та BIM. Процеси вилучення, реалізовані через плагін CloudWorx, полегшуються, коли файл LGSx був попередньо класифікований і експортований в оптимізованому LGSx форматі. За допомогою CloudWorx для Revit, LGSx, який зберігає тільки необхідні елементи, такі як стіни, вікна, двері, плити, колони і балки, полегшує процес Scan-to-BIM.

Досягнення повної автоматизації з програмуванням Cyclone 3DR

Поєднання можливостей скриптування Cyclone 3DR та класифікації штучним інтелектом є найкращим способом створення повністю автоматизованих результатів. Цей вдосконалений альянс відкриває нові можливості для вилучення 3D-інформації або виконання багаторазового вилучення з великих наборів даних. Модуль скриптів Cyclone 3DR прямо пропонує основні аспекти робочого процесу, такі як:

1. Імпорт та конвертація LGSx
2. Класифікація з усіма вбудованими моделями у продукті
3. Можливості автоматичного розбиття та злиття з класами хмар точок
4. Функції для завершення аналізу, моделювання або експортних кроків

Шлях до створення інтелектуальної реальності Портфель реального захоплення Leica Geosystems пропонує революційний шлях до цифровізації, обробки і реалізації середовищ реального світу. Створення значущого аналізу та моделей із цих 3D-даних починається з можливості ефективно та точно очищувати і класифікувати мільйони точок, знятих як наземними лазерними сканерами, так і автомобільними сканерами, мобільними системами картографування та аеровізуальними системами.

Покращення в класифікації за допомогою AI в Cyclone 3DR підвищують ефективність та продуктивність процесів вилучення функцій, а також покращують супутні застосування і точність, даючи можливість користувачам створювати якісні продукти для клієнтів.

Автори: Мері Джо Вагнер пільно з Янніком Стенгером

Друга частина.