Программная система ТИМ КРЕДО 3D СКАН

Программная система ТИМ КРЕДО 3D СКАН является подсистемой программной системы ТИМ КРЕДО (Технологии Информационного Моделирования КРЕДО) и обеспечивает доступ к функционалу по обработке любых облаков точек, полученных по результатам фотограмметрической обработки или лазерного сканирования, без ограничения по объемам данных.

ТИМ КРЕДО 3D СКАН в первую очередь используется для создания цифровой модели местности (ЦММ) инженерного назначения. ТИМ КРЕДО 3D СКАН также используется и для работы с облаками точек твердотельного моделирования, создания 3D моделей. Имеющаяся функциональная возможность автоматического распознавания ситуации и рельефа, позволяет существенно сократить временные затраты на обработку фотограмметрических и лазерных облаков точек.

Уникальность ТИМ КРЕДО 3D СКАН в том, что технологии ТИМ КРЕДО позволяют совместно с облаками точек использовать растры и ортофотопланы, векторные данные и данные инструментальных съемок, информацию полученную из ГИС, 3D модели, а также фотоизображения как панорамные, так и простые снимки. Для улучшения визуализации можно использовать WEB-ресурсы. Обеспечена возможность преобразования данных в ТИМ КРЕДО 3D СКАН между системами координат, как локальных (прямоугольных) так и из базы данных EPSG в любом представлении.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТИМ КРЕДО 3D СКАН

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет автоматизировать процесс обработки данных фотограмметрических и лазерных облаков точек для создания цифровой модели местности: модель рельефа и ситуации, предназначенные для решения различных прикладных инженерных задач. Имеющаяся функциональная возможность автоматического распознавания ситуации и рельефа, позволяет существенно сократить временные затраты, в первую очередь на обработку фотограмметрических и лазерных облаков точек.

Удобный интерфейс ТИМ КРЕДО 3D СКАН, с возможностью автоматизации процессов обработки облаков точек и моделирования, обеспечивает максимальную производительность и качество конечного результата. За счет совместной обработки данных инженерно-геодезических изысканий в единой информационной среде, полученных различными методами, вы обеспечиваете себе максимальную производительность и качество.

ТИМ КРЕДО 3D СКАН РЕШАЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ:

• настройкой формата, импорт облаков точек в формате E57;
• отображение облаков точек в трехмерном виде (3D), в плане (2D) и в вертикальных сечениях;
• загрузка и отображение репозиционированных фотоизображений (панорам), совместно с облаком точек;
• трансформация облаков точек по абсолютным и относительным опорным точкам, автоматический поиск сферических марок;
• работа с целым облаком, выбранной областью или отдельными его слоями;
• измерения по облакам точек в плане, в 3D, в поперечных разрезах;
• фильтрация облака точек по порогу различных значений, измеренных или вычисленных;
• расчет нормалей для точек облака;
• расчет высоты над рельефом для точек облака;
• фильтрация различных видов шумов в облаке точек;
• выделение (классификация) рельефа;
• создание матриц высот по облакам точек;
• адаптивное прореживание облака точек и построение цифровой модели рельефа (ЦМР);
• сохранение и использование пользовательских параметров алгоритмов и пакетных сценариев обработки облаков точек;
• распознавание точечных и линейных объектов ситуации и создание по ним топографических объектов в трехмерном виде (3D), на плоскости (2D), в вертикальных сечениях;
• автоматический поиск линий электропередачи (столбы и провода) по облаку точек с последующей интерактивной проверкой результатов;
• автоматический поиск дорожных знаков по фотоизображениям с геопространственной привязкой, с последующей локализацией положения знаков по облаку точек и интерактивной проверкой результатов;
• создание светофоров с динамическими свойствами (дополнительные секции, стрелки) по облаку точек;
• возможность автоматического распознавания по облаку точек объектов дорожной инфраструктуры: разметки, бровок и подошв земляного полотна, кромок покрытия, бордюров, столбов дорожных знаков, сигнальных столбиков;
• создание растровых изображений по облакам точек;
• интерактивное распознавание линейных объектов по растрам, полученным из облаков точек и ортофотопланам;
• импорт и визуализация 3D моделей в формате IFC и в популярных форматах. Измерение расстояний между узлами и ребрами 3D моделей и облаками точек, ТО в 3D окне;
• импорт и визуализация 3D триангуляционных сеток;
• расчет объемов по облакам точек;
• создание и редактирование топографических объектов для подготовки топографических планов при выполнении небольших проектов;
• создание, редактирование и экспорт в DXF/DWG чертежей сечений облака точек;
• экспорт данных цифровой модели местности (ЦММ) или цифровой модели рельефа (ЦМР) в форматах: DXF, DWG, TopoXML (LandXML), MIF/MID и текстовых файлов с настройкой формата;
• экспорт элементов организации дорожного движения в формате TopoXML.

Импортируемые данные и визуализация в ТИМ КРЕДО 3D СКАН

Работа в ТИМ КРЕДО 3D СКАН начинается со сбора исходных данных. Информация по облаку точек может быть получена в различных форматах: поддерживаются форматы LAS, LAZ, Е57, также возможен импорт облаков точек из текстовых файлов с настройкой формата. Сценарий импорта облаков точек позволяет максимально гибко и удобно просмотреть информацию об импортируемых облаках, исправить ошибки габаритов облака, правильно интерпретировать координаты. Кроме того, можно загружать фотоизображения и панорамы с геопространственной привязкой на область, занимаемую облаком точек. Фотоизображения можно просматривать в отдельном окне (окно фотоизображений полностью синхронизировано с камерой 3D-окна) или в режиме совмещенного просмотра в 3D-окне. При работе в плане и 3D возможен выбор определенной фотографии, для определения характеристик объекта при отрисовке ситуации.

В ТИМ КРЕДО 3D СКАН поддерживается работа с растровыми картами, планами, аэрофотоснимками в различных форматах (CRF, BMP, TIFF, JPEG, PNG, TMD и т.д.), с веб-картами картографических интернет-сервисов Google Maps и Bing, также возможно добавление пользовательских файловых серверов.

При необходимости к наложенному изображению картографического сервиса может быть применена дополнительная трансформация для устранения локальной несогласованности глобальной и региональной систем координат.

В ТИМ КРЕДО 3D СКАН доступна настройка параметров классификатора топографических объектов, выбор системы координат, выбор варианта отображения объектов на плоскости и единиц измерения. Есть возможность импортировать системы координат из базы данных EPSG, для удобства поиска объектов в базе реализован графический интерфейс.

После импорта облако точек отображается в окне План, где можно оценить загруженные данные. Для удобной работы с трехмерным облаком в окне План есть возможность отображения динамического 3D поперечника, строящего разрез 3D вида. Поперечник можно построить, явно указав линию сечения. Текущий поперечник можно заблокировать, что позволяет выполнять измерения, создавать и редактировать точечные и линейные объекты в окне, включая линии, пересекающие поперечник. Возможно распознавание линий по облаку в поперечнике и экспорт полученного чертежа в dxf/dwg. При необходимости можно настроить ширину сечения и вертикальный масштаб. Перемещение положения поперечника происходит интерактивно по положению курсора или командами перемещения при заблокированном поперечнике (для перемещения настраивается большой и малый шаг). При использовании оси дороги в качестве опорной линии в окне поперечника отображается текущее пикетное положение.

Для полноты восприятия и удобства можно перейти к трехмерному виду в графическом окне 3D-вид и продолжить работу. Перемещение в 3D-окне выполняется интерактивно по всем направлениям с помощью колеса, правой или левой клавиш мыши. В программной системе ТИМ КРЕДО реализовано два полноценных окна 3D вид, что позволяет удобно работать со сложным объектом, имея возможность видеть его одновременно с разных сторон и в виде сверху (в окне План).

Прежде чем переходить к решению задач по облаку точек, можно осуществить фильтрацию загруженного облака точек. Фильтрация позволяет убрать шумы, удалить изолированные точки, движущиеся объекты.

В одном проекте фильтры могут применяться как ко всему облаку точек, так и к частям облака (в заданном контуре, к выделенным точкам, к отдельным классификационным слоям, к точкам, определенным составным логическим и геометрическим условием). При этом указание контура можно выполнять как в 3D-окне, так и в окне План. В качестве контура также можно использовать линейный объект. При запуске фильтров можно включить предпросмотр заданных условий и визуально оценить, к каким именно точкам будет применен фильтр.

Для большинства алгоритмов предусмотрена визуализация параметров и геометрических ограничений, обеспечивающая наглядность для редактируемых параметров.

При необходимости можно вырезать, выделять, удалять части облака точек, просто выделяя области рамкой или контуром в плане или 3D-окне.

Создание цифровой модели рельефа и ситуации в ТИМ КРЕДО 3D СКАН

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет в полуавтоматическом режиме создавать цифровую модель рельефа (ЦМР). При необходимости можно использовать точки, полученные инструментальными видами съемок для анализа качества сканирования и выделения рельефа, корректировки модели. Точки могут быть импортированы в модель, при этом они будут отображаться в окне План, в таблице Именованные точки, а также в 3D-окне. Совместный просмотр облака точек и импортированных точек съемки в 3D позволяет быстро и удобно оценить пригодность облака для моделирования рельефа. Импортированные (и созданные в подсистеме) модельные точки используются алгоритмами выделения рельефа в качестве опорных точек, гарантированно являющихся рельефными. При импорте точек учитываются коды и команды полевого кодирования и создаются соответствующие ТО необходимого условного топографического знака.

Преобразование (трансформацию) облака с помощью команды линейное преобразование, либо интерактивно с возможностью преобразования облака по всем 7 параметрам: смещения по осям, развороты по углам поворота и масштабного коэффициента.

В ряде случаев возникает необходимость трансформации облаков точек: для сшивки сканов с разных станций при обработке данных наземного сканирования, для корректировки облака с учетом марок с известными координатами, для взаимной корректировки двух облаков.

ТИМ КРЕДО 3D СКАН предоставляет функционал по трансформации облаков: импорт и разметка на облаках опорных точек, привязка опорных точек к центрам сферических марок, трансформация отдельных облаков и всех облаков проекта, включая возможность трансформации по относительным точкам привязки – точкам без известных координат, положение которых известно на нескольких облаках.

Точки привязки могут создаваться как в окне План, так и в графических окнах 3D вид. Трансформация осуществляется кусочно-линейным методом, что позволяет устранять нелинейные искажения отдельных облаков или выполнять взаимную трансформацию нескольких облаков с учетом возможных невязок положения марок. В ТИМ КРЕДО 3D СКАН также реализована функциональность точной финальной трансформации облаков алгоритмом ICP.

Классификация и трансформация данных в ТИМ КРЕДО 3D СКАН

Удобным инструментом является модификация точек в кластере – с его помощью можно быстро классифицировать или удалить изолированные группы точек.

Для классификации частей зданий и сооружений подсистема предоставляет функционал работы с плоскими сегментами. Плоские сегменты создаются в интерактивном режиме по плоским отсканированным участкам (стены, крыши, полы и т.п.). В дальнейшем точки облака можно модифицировать по расстоянию от выбранного плоского сегмента, например, назначить слои точкам облака, относящимся к элементам здания.

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет быстро и эффективно создавать структурные линии по бровкам. Для бровок и подошв земляного полотна дороги при наличии четкой линии перегиба рельефа структурная линия может быть распознана автоматически. Также возможно автоматическое распознавание бровок на уступах карьеров. Для остальных случаев подсистема предоставляет удобные инструменты, существенно повышающие скорость работы и качество результата при ручном создании структурных линий. Для четкой визуализации областей с уклоном можно рассчитать раскраску области по градиенту уклона. Матрица высот, созданная по облаку точек, позволяет четко увидеть особенности рельефа в 3D. А динамически перестраиваемый по положению курсора поперечник дает возможность точно позиционировать их в характерные места перегиба.

По модели рельефа и рельефным точкам облака ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет выполнить расчет объемов. В качестве модели рельефа выбирается исходное состояние рельефа, облако точек задает конечное состояние. В результате расчета создается подпись со значениями объемов насыпи, выемки и соответствующих площадей.

Создание топографических объектов может выполняться вручную в окне План, 3D вид и Динамическом 3D поперечнике. Создание объекта можно производить одновременно в окне План и 3D, продолжая начатую линию в том представлении, в котором отрисовка более удобна. Это существенно упрощает отрисовку сложных линейных и площадных объектов. После выбора в облаке точек объекта ситуации открывается классификатор топографических объектов, в котором выбирается нужный объект. Затем он отображается и в 3D-окне, и в Плане. Объекты, создаваемые в Плане при наличии заданной модели рельефа, получают отметки профиля из модели. В качестве модели рельефа может использоваться облако точек с отфильтрованными нерельефными точками или классификационный слой облака, содержащий рельефные точки, триангуляционная поверхность или матрица высот.

Топографические объекты, растровые данные, векторные данные, точки и другую информацию можно распределить по слоям для удобства использования и отображения.

Для удобства работы в окне 3D вид можно воспользоваться параллельно открытым окном с фотоизображением, т.е. загрузить привязанное фотоизображение на область, покрывающую облако точек.

Поскольку фотоизображение имеет геопространственную привязку, облако точек в 3D-окне синхронизировано с ним, что позволяет быстро уточнить характеристики сложных объектов. Возможен как раздельный, так и совмещенный просмотр облака и фотоизображений.

Положения центров фотографирования отображаются в окнах План и 3D, что позволяет в ручном режиме переключаться на нужное фотоизображение.

Автоматическое распознавание объектов в ТИМ КРЕДО 3D СКАН

В ТИМ КРЕДО 3D СКАН реализован ряд автоматических методов создания цифровой модели местности по облаку точек.

Линии электропередачи могут быть распознаны в автоматическом режиме. На первом этапе осуществляется поиск всех столбов и интерактивная валидация результата, на втором – восстановление геометрии проводов. При этом можно получить, как отдельные провода, так и всю линию одним линейным объектом.

Распознавание объектов ситуации возможно как в 3D-окне, так и в Плане. Для работы в Плане можно выполнить классификацию облака точек на слои облака точек, эквидистантные рельефу с указанием количества точек в каждом из слоев.

В ТИМ КРЕДО 3D СКАН реализован ряд инструментов обработки растровых изображений, позволяющих выполнить подготовку растров для качественной векторизации. Инструменты позволяют работать как с черно-белыми, так и с цветными растрами. При необходимости отдельные элементы могут быть векторизованы в полуавтоматическом режиме и с цветных ортофотопланов (после предварительной подготовки).

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет выполнять автоматическое распознавание элементов дорожной инфраструктуры: разметки (по данным интенсивности), столбов дорожных знаков, сигнальных столбиков, бровок и подошв земляного полотна, кромок покрытия (при наличии явного перепада высот по отношению к обочине), бордюров. Для максимальной автоматизации процесса распознавания объектов возможен импорт траектории мобильного сканера и расчет по траектории приблизительного положения трассы автомобильной дороги.

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет распознавать и классифицировать по ГОСТ Р 52290-2004 дорожные знаки. Поиск производится по фотоизображениям, полученным в ходе сканирования с использованием каскадного детектора. Найденные области проходят классификацию нейронной сетью. Полученные таким образом положения дорожных знаков на фото используются для локализации плоскостей знаков по облаку точек. Весь процесс происходит в автоматическом режиме, по завершении запускается интерактив валидации результатов распознавания знаков с возможностью корректировки класса знака, его положения или добавления пропущенных знаков. Если при выполнении сканирования не было препятствий, создающих "тени" в облаке точек, а фотографирование производилось с частотой около 1 фото на 10 метров траектории, в автоматическом режиме может быть найдено 100% дорожных знаков.

При необходимости расстановка дорожных знаков по облаку может выполняться и вручную. При наличии привязанных фотоизображений программа будет пытаться найти и классифицировать создаваемый знак по фотоизображению, автоматически выставляя номер знака создаваемому объекту.

В ТИМ КРЕДО 3D СКАН возможно решение задач по оценке дороги по материалам лазерного сканирования: расчет индекса ровности IRI с формированием ведомости ровности и графика ровности, а также анализ дефектов (колеи, ямы, состояние обочины) с графической визуализацией. Также возможно выполнить расчет уклонов дорожного полотна по облаку точек с заданным шагом.

Применение функционала ТИМ КРЕДО 3D СКАН в маркшейдерских работах

В ТИМ КРЕДО 3D СКАН реализована методика автоматизированного поиска линий излома рельефа с созданием векторных структурных линий на них. Данный функционал востребован при маркшейдерских работах на карьерах для автоматического построения бровок карьеров открытых горных работ. Поиск выполняется в несколько этапов, на каждом этапе можно оценить полноту и качество работы алгоритма, уточнить параметры для достижения наилучшего результата. Финальный этап выделения бровок позволяет интерактивно управлять параметрами и видеть в режиме предпросмотра получаемый на основе текущего значения параметров результат.

При необходимости полученные бровки можно отфильтровать по длине, удалив незначительные элементы и шумы, а также выполнить автоматическую сшивку однотипных элементов.

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет выполнить классификацию точек внешних границ замкнутых пространств: подземные горные выработки, помещения. В результате работы функции облако точек классифицируется на точки границ пространства и внутренние точки (шум, технологическое оборудование, люди, предметы).

Подготовка чертежей ТИМ КРЕДО 3D СКАН

ТИМ КРЕДО 3D СКАН позволяет создавать подписи объектов в плане и 3D с привязкой к объектам и точкам облака. Механизм подписей разработан максимально гибко, с возможностью настройки шаблонов и создания произвольных пользовательских подписей. Часто используемые подписи могут быть сохранены как шаблоны и использоваться повторно. Для подписей доступно множество параметров: координаты, расстояния и превышения, разности координат, характеристики элементов модели.

Неотъемлемой частью работы на любом объекте является подготовка чертежей. Они могут потребоваться как в виде отчетных документов, так и для решения других задач. Выбирается область, покрываемая чертежом произвольной конфигурации или с заданным размером листа. После этого чертеж отправляется на печать или сохраняется в файле нужного формата.

Результаты обработки данных облаков точек можно экспортировать в файлы следующих форматов: DWG/DXF, MIF/MID, LAS, LAZ, TopoXML (LandXML), Geojson, а также различных растровых форматах.

Применение 3D-моделей в ТИМ КРЕДО 3D СКАН

ТИМ КРЕДО 3D СКАН обеспечивает базовую функциональность с 3D-моделями. Поддерживается импорт как BIM-моделей в формате Industry Foundation Classes (IFC), так и в популярных 3D-форматах. Программа позволяет импортировать и визуализировать модели в 3D-окне совместно с облаками точек, перемещать и масштабировать 3D-модель, выполнять измерения между облаками точек и узлами модели.

Примечания:

Для обеспечения функционирования подсистемы требуется Система защиты Эшелон II, включающая аппаратный ключ защиты USB. Аппаратный ключ защиты может быть установлен как на том же компьютере, где запускаются приложения, так и на одном из компьютеров сети организации. Системно-технические требования для Менеджера защиты Эшелон II находятся здесь.

Системно-технические требования:

Процессор: Intel Core i3/i5/i7 или аналогичный.

ОЗУ: не менее 8 ГБ.

Жесткий диск: для временной папки приложения и хранения текущих облаков точек рекомендуется использовать SSD

Видеоподсистема: графический ускоритель с поддержкой OpenGL 4.3.

Операционная система:

• Astra Linux,
• РЕД ОС,
• ALT Linux,
• AlterOS,
• Microsoft Windows 10 x64,
• Microsoft Windows 11.