Способ трёхмерного (3d) картографирования



Способ трёхмерного (3d) картографирования
Способ трёхмерного (3d) картографирования

 


Владельцы патента RU 2562368:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) (RU)

Изобретение относится к области обработки и отображения пространственной информации для построения топографических карт. Технический результат - обеспечение отображения пространственной информации посредством определения точных значений геометрических параметров отображения объектов. Способ трехмерного картографирования, при котором выполняют сканирование заданного участка местности с привязкой к внешней системе координат, определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданного участка местности, формируют облако точек всех объектов заданного участка местности, передают результаты сканирования в ПЭВМ, регистрируют в ней сканы, получают фактическую цифровую точечную и векторную трехмерную модель заданного участка местности, на этой модели выбирают объект картографирования, определяют его границы, виртуально оптимизируют маршрут путем моделирования траектории движения внутри модели с помощью 3D навигации, выполняют предварительный анализ картографируемого участка, определяют параметры фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих картографированию объектов, проводят фильтрацию в автоматическом режиме. 2 ил.

 

Настоящий способ относится к области обработки и отображения пространственной информации, компьютерным средствам преобразования и визуализации трехмерных моделей, визуального восприятия получаемого изображения и может быть использован для построения топографических карт на основе трехмерных цифровых моделей местности.

Известен способ картографирования, который заключается в создании топографических карт и планов по данным лазерного сканирования [В.А. Середович. Наземное лазерное сканирование, Новосибирск, СГГА, 2009 г.], взятый в качестве прототипа.

Сущность данного способа состоит в том, что на контролируемом участке проводят съемку ситуации и рельефа с помощью лазерного сканера. По данным съемки составляют топографические карты и планы по условным знакам того или иного масштаба. Недостатком этого способа является трудоемкость процесса повторения измерения для уточнения планового или высотного положения объектов местности вследствие необходимости повторного выполнения полевых работ.

Данный способ также предполагает наличие человеческого фактора в процессе проведения измерений, что ведет к снижению достоверности и точности измерения. Кроме того, составленные карты и планы по полученным полевым данным отражают плановую и высотную ситуацию только в соответствии с требованиями для их составления в определенном масштабе, чего бывает недостаточно при требованиях, отличных от нормативных.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в разработке способа картографирования в трехмерном пространстве с применением метода лазерного сканирования и 3D навигации, что позволяет повысить эффективность работы при составлении всех видов карт и планов за счет обеспечения достоверных и точных значений геометрических параметров отображаемых объектов, а также подробности и наглядности представляемой информации.

Поставленная задача достигается тем, что в способе трехмерного (3D) картографирования, при котором выполняют сканирование заданного участка местности с привязкой к внешней системе координат, в результате чего определяют пространственные координаты Χ, Υ, Ζ точек отраженного лазерного луча от объектов, формируют облако точек всех объектов, передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ, регистрируют в ней сканы, получают фактическую цифровую точечную и векторную трехмерную (3D) модель заданного участка местности, согласно изобретению на этой же модели выбирают объект картографирования, определяют его границы, виртуально оптимизируют маршрут путем моделирования траектории движения внутри модели с помощью 3D навигации, создавая визуальный эффект присутствия и перемещения по заданному маршруту из любой ее точки и под любым углом, задают необходимую скорость перемещения внутри модели и точку обзора, указывают частоту смены кадров, выполняют перемещение из одной точки в другую по заданной траектории с определенной скоростью, с элементом проникновения сквозь объекты, наносят сквозные трехмерные полилинии, не нарушая свойств объектов в границах полученной виртуальной измерительной картографической среды, выполняют предварительный анализ картографируемого участка, определяют параметры фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих картографированию объектов, проводят их фильтрацию в автоматическом режиме, получают при этом облако точек, представленное только объектами, необходимыми для нанесения на карту или план, составляют карту или план по фильтрованному облаку точек.

Указанная совокупность признаков позволяет повысить эффективность процесса обработки и отображения пространственной информации за счет обеспечения точности, подробности и наглядности представляемой трехмерной картографической информации.

Способ иллюстрируется следующими чертежами. На Фиг. 1 представлена схема создания точечной трехмерной (3D) модели объектов территории. На Фиг. 2 представлена схема создания виртуальной измерительной картографической среды в виде фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели объектов территории.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. По результатам лазерного сканирования не выполняют создание топографических карт и планов, а используют полученное облако точек лазерных отражений как конечный продукт, принимая его как трехмерную цифровую карту или план, или выполняют векторизацию облака точек и получают трехмерную цифровую векторную модель. В зависимости от площади и особенностей участка съемки в качестве исходных принимаются данные, полученные в результате наземного, воздушного или мобильного лазерного сканирования. При наземном лазерном сканировании устанавливают наземный лазерный сканер на точку планово-высотного обоснования, выполняют сканирование участка с точек планово-высотного обоснования, в результате чего определяют пространственные координаты по осям Χ, Υ, Ζ точек отражения лазерного луча от различных объектов, получают скан, выполняют повторно действия на станциях, расположенных через 20-50 метров от предыдущих, передают результаты сканирования (сканы) в компьютерную программу, регистрируют в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель снимаемой территории. При воздушном лазерном сканировании соответствующий сканер устанавливают на борту аэросъемочного самолета или вертолета, выполняют пролет вдоль картографируемой территории, в результате которого также определяют пространственные координаты по осям Χ, Υ, Ζ точек отражения лазерного луча от различных объектов, получают непрерывные сканы, передают их в компьютерную программу, в которой выполняют уравнивание траекторий полета и сканов, получая при этом также цифровую точечную трехмерную (3D) модель снимаемой территории. Отслеживать местоположение воздушного средства сканирования призваны GPS и инерциальная система. GPS-система определяет координаты XYZ положения сканерного блока на борту данного средства сканирования, а инерциальная - угловые элементы, такие как крен, курс и тангаж. При мобильном лазерном сканировании специальный сканер устанавливают на крыше наземного транспортного средства и выполняют вышеназванные для воздушного лазерного сканирования действия. При мобильном и воздушном лазерном сканировании также получают цифровые фотографии с помощью входящих в состав соответствующих систем цифровых камер. В случае мобильного и воздушного лазерного сканирования полученная в результате уравнивания точечная модель подвергается с помощью специального программного модуля дополнительной обработке с целью извлечения из фотографий реальных цветов. Каждой точке лазерного отражения пристраивается цвет по системе RGB (Фиг. 1). Точечную трехмерную (3D) модель объектов территории передают в ПЭВМ и с помощью специальной компьютерной программы получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель объектов территории (Фиг. 2).

Полученная точечная или векторная трехмерная модель используется для определения местоположения и геометрических характеристик объектов территории, представляя собой трехмерную картографическую продукцию. Для создания карты с тематической направленностью задают установочные параметры, выбирают оптимальный маршрут и границы с помощью 3D навигации. Для навигации в этой же модели наносят с помощью инструмента рисования трехмерные полилинии в необходимом направлении, при помощи дополнительного специального программного модуля (СПМ) задают необходимую скорость перемещения внутри модели и в случае необходимости точку обзора, указывая также частоту смены кадров, и выполняют перемещение из одной точки в другую по заданной траектории с определенной скоростью, моделируя таким образом виртуальную траекторию движения внутри модели, создавая визуальный эффект перемещения с элементом проникновения сквозь объекты в случае сквозного нанесения полилиний, не нарушая свойств объектов в пределах полученной виртуальной измерительной картографической среды, выполняют предварительный анализ картографируемого участка с целью определения сложности работ по составлению различных карт и планов, определяют объекты, подлежащие картографированию, на основе проведенного анализа определяют параметры фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих картографированию объектов, проводят их фильтрацию в автоматическом режиме, применяя различные методы классификации, получая при этом облако точек, представленное только объектами, необходимыми для нанесения на карту или план, составляют карту или план по фильтрованному облаку точек.

Предлагаемый инновационный способ трехмерного цифрового картографирования позволяет:

- получать картографический продукт с совершенно новыми свойствами и функциональными возможностями;

- существенно расширить возможности картографирования;

- совмещать результаты лазерного сканирования с традиционными картами, аэрокосмическими снимками, фотографиями и т.п.;

- повысить информативность и точность данных об объектах снимаемой территории, а также снизить объем полевых работ.

Способ трехмерного (3D) картографирования, при котором выполняют сканирование заданного участка местности с привязкой к внешней системе координат, определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданного участка местности, формируют облако точек всех объектов заданного участка местности, передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ, регистрируют в ней сканы, получают фактическую цифровую точечную и векторную трехмерную (3D) модель заданного участка местности, отличающийся тем, что на этой же модели выбирают объект картографирования, определяют его границы, виртуально оптимизируют маршрут путем моделирования траектории движения внутри модели с помощью 3D навигации, создавая визуальный эффект присутствия и перемещения по заданному маршруту из любой ее точки и под любым углом, задают необходимую скорость перемещения внутри модели и точку обзора, указывают частоту смены кадров, выполняют перемещение из одной точки в другую по заданной траектории с определенной скоростью, с элементом проникновения сквозь объекты, наносят сквозные трехмерные полилинии, не нарушая свойств объектов в границах полученной виртуальной измерительной картографической среды, выполняют предварительный анализ картографируемого участка, определяют параметры фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих картографированию объектов, проводят их фильтрацию в автоматическом режиме, получают при этом облако точек, представленное только объектами, необходимыми для нанесения на карту или план, составляют карту или план по фильтрованному облаку точек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системе и способу для управления данными по вирусам. Техническим результатом является обеспечение быстрого и гибкого управления данными по вирусам.

Изобретение относится к области геокриологии и может быть использовано в процессе ледникового геоморфологического картографирования. Данные изобретения являются реализациями различных технологий для способа картографирования ледниковой геоморфологии.

Изобретение относится к устройству генерирования стереоскопического изображения. Технический результат заключается в устранении влияния физиологических стереоскопических элементов с помощью обработки изображения, использующей преобразование проецирования.

Изобретение относится к средствам получения информации текущего положения объекта. Технический результат заключается в обеспечении различных сервисов для снятых изображений.

Изобретение относится к области кодирования и декодирования, а также к способу, системе и декодеру для декодирования сигнала трехмерного видео. В способе для кодирования и кодере для сигнала трехмерного видео кодируют главный слой данных, карту глубины для главных слоев данных и дополнительные слои данных.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к комбинированной системе захвата объекта и способу для осуществления измерения трехмерной формы материального объекта.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки карты глубины для визуализации трехмерного (3D) изображения. Техническим результатом является предоставление способа обработки карты глубины изображения, которая направлена на снижение эффекта шума в карте глубины, которая исходит из схемы сжатия с потерей данных.

Изобретение относится к конструкциям из композиционных материалов, предназначенных для использования в авиакосмической отрасли. .

Изобретение относится к области сейсмической разведки. Техническим результатом является повышение точности определения акустического импеданса для данных сейсморазведки. Машиночитаемый носитель информации, содержащий инструкции, которые при выполнении компьютером осуществляют способ сейсмической разведки подземного объема, заключающийся в том, что: собирают данные сейсморазведки от сейсмоприемников; выполняют инверсию данных сейсморазведки в частотной области, включающей в себя применение алгоритма быстрого преобразования Фурье к значениям акустического импеданса с использованием амплитудного спектра данных сейсморазведки и фазового спектра данных сейсморазведки; и причем выполнение инверсии данных сейсморазведки включает в себя решение уравнения для прямого получения заданной сейсмотрассы без последовательных приближений для улучшения заданной сейсмотрассы; выполняют моделирование подземного объема, основанное на инверсии данных сейсморазведки. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

Проявляющий картридж, выполненный с возможностью съемной установки в основной узел электрофотографического устройства формирования изображения, включает в себя электрофотографический светочувствительный барабан; проявляющий валик для проявления электростатического скрытого изображения, сформированного указанным электрофотографическим светочувствительным барабаном; раму барабана, поддерживающую указанный электрофотографический светочувствительный барабан; проявляющую раму, поддерживающую указанный проявляющий валик, причем указанная проявляющая рама выполнена с возможностью перемещения относительно указанной рамы барабана и способна принимать контактирующее положение, в котором указанный проявляющий валик контактирует с указанным электрофотографическим светочувствительным барабаном, и отстоящее положение, в котором указанный проявляющий валик отстоит от указанного электрофотографического светочувствительного барабана; и устройство, воспринимающее силу, которое включает в себя первый участок, воспринимающий силу, для восприятия первой внешней силы, и второй участок, воспринимающий силу, для восприятия второй внешней силы, причем указанный второй участок, воспринимающий силу, выполнен с возможностью перемещения относительно указанной проявляющей рамы, при этом указанный второй участок, воспринимающий силу, помещен в положение готовности, в которое он отведен из рабочего положения указанным первым участком, воспринимающим силу, воспринимающим первую внешнюю силу, и выполнен с возможностью перемещения из положения готовности в рабочее положение для перемещения указанной проявляющей рамы из контактирующего положения в отстоящее положение, причем расстояние, на которое перемещается указанный второй участок, воспринимающий силу, из положения готовности в рабочее положение, больше расстояния, на которое перемещается первый участок, воспринимающий силу, под действием первой внешней силы. 12 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к области планирования лучевой терапии. Технический результат заключается в минимизации не являющейся необходимой дозы облучения для пациента. Технический результат достигается за счет компьютеризированного редактирования компенсатора, которое включает в себя наложение исходной 3D-модели компенсатора на анатомическое изображение целевого образования у пациента, вместе с информацией распределения доз облучения. Пользователь осуществляет манипуляции с пикселями или вокселями модели на дисплее, и процессор автоматически настраивает распределение доз в соответствии с редактированием пользователя. Пользователь итерационно настраивает модель компенсатора до тех пор, пока распределение доз не будет оптимизировано, после чего оптимизированная модель компенсатора сохраняется в запоминающем устройстве и/или выдается механическому устройству, которое создает компенсатор на основании оптимизированной модели. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Измерительное приспособление для автоматического трехмерного обмера помещения содержит съемочный аппарат, выполненный с возможностью получения видеоизображений низкого разрешения. Съемочный аппарат также выполнен с возможностью автоматического получения снимков высокого разрешения в геометрически подходящих точках помещения. При этом автоматическое получение снимков высокого разрешения осуществляется на основе трехмерной реконструкции помещения, формируемой по видеоизображениям низкого разрешения в режиме реального времени. Технический результат заключается в повышении качества реконструкции помещения путем оптимальной ориентации съемочного аппарата. 3 н.и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в цифровых системах получения трехмерных моделей физических объектов. Техническим результатом является повышение качества сканирования сцены с неламбертовыми эффектами освещения. Предложено устройство трехмерной реконструкции сцен с неламбертовыми эффектами освещения. Устройство содержит блок получения изображения, блок управления, блок вычисления маски глобального освещения, блок извлечения шаблона, блок генерации адаптивных шаблонов, блок поиска пересечений, блок проецирования, блок получения информации, блок ассоциации шаблонов, блок вычисления трехмерной формы, блок тактовой частоты. 1 ил.

Изобретение относится к компьютерным системам визуализации пористых пород. Техническим результатом является повышение точности сегментации данных при построении модели образца пористой среды. Предложен способ построения модели образца пористой среды. Способ включает в себя этап приема данных изображения низкого разрешения, сгенерированных с использованием измерения с более низким разрешением, выполненного на первом образце пористой среды. Далее, согласно способу осуществляют прием данных изображения высокого разрешения, представляющих характеристики аспектов малого второго образца пористой среды, причем данные высокого разрешения сгенерированы с использованием измерения с более высоким разрешением, выполненного на малом втором образце. 3 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для моделирования пласта-коллектора. Описывается способ моделирования месторождения. В одном аспекте открытия способ включает в себя инициирование работы механизма моделирования пласта-коллектора и, следом за инициированием работы механизма моделирования, извлечение данных о месторождении из внешнего источника данных через сеть передачи данных и использование извлеченных данных как части выполняющегося моделирования. В некоторых вариантах осуществления, колода с данными может предоставляться механизму моделирования, прежде чем будет инициирована работа механизма моделирования. Колода с данными может включать в себя информацию для установления сетевых линий связи между механизмом моделирования пласта-коллектора и внешним сервером данных. Технический результат - повышение точности данных моделирования. 3 н. и 17 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к навигации подвижных железнодорожных объектов. Техническим результатом является обеспечение самокалибровки и самонастройки навигационных систем локомотивов. В способе на протяжении всех магистралей устанавливают единую систему ортогональных координат непосредственно на эллипсоиде, определяют глобальные трехмерные координаты оси пути измерительно-вычислительным комплексом, с интервалом 1 м, получают линейные метровые метрические графы, совпадающие с метровыми векторами или линейными метровыми сплайнами, представляющими собой непрерывные функции. 3 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано в процессе обработки и анализа данных инженерно-геологических скважин. Заявлен способ формирования геологической модели грунта на основе данных инженерно-геологических скважин. Согласно предложенному способу получают набор данных о скважинах, геологических разрезах и инженерно-строительных элементах. Затем формируют набор вершин и структурных ребер по данным, полученным на предыдущем шаге. После чего выполняют триангуляцию Делоне по сформированным вершинам и ребрам на предыдущем шаге. Далее формируют приближенные слои материалов. В итоге для каждого приближенного слоя материалов, сформированного на предыдущем шаге, создают геометрии, корректно описывающие инженерно-строительные элементы. Технический результат - повышение точности формирования трехмерной геологической модели грунта за счет создания геометрий, которые позволяют корректно моделировать естественные слои в совокупности с техногенными. 9 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области отображения геопространственной информации для создания трехмерных цифровых моделей объектов и территорий. Технический результат - обеспечение повышения оперативности доступа к актуальной информации на конкретную территорию. Способ получения, обработки и отображения геопространственных данных в формате 3D с применением технологии лазерного сканирования, при котором с помощью лазерного сканера выполняют сканирование заданной территории, определяют пространственные координаты X, Y, Z точек отраженного лазерного луча от объектов заданной территории, создают интерфейсную подсистему подготовки и постоянного обновления геопространственных данных в формате 3D и передают в нее результаты сканирования, получают цифровую метрическую точечную модель заданной территории в формате 3D, создают административную подсистему в виде сервера геопространственных данных в формате 3D и передают в нее вышеуказанную модель, создают систему поиска нужного фрагмента территории и доступа к нему, получают нужный фрагмент территории в виде цифровой метрической точечной модели заданной территории в формате 3D. 1ил.
Наверх