Situace, ve které se v posledních letech ocitl asi každý projektant – do e-mailu přijde odkaz na stažení obrovského souboru zaměření ve formě mračna bodů, a co s ním teď, že? V prvním díle této minisérie se podíváme na to, jak odebrat zbytečné body z mračna, tím zmenšit jeho velikost a zrychlit jeho používání.
Jednotky, desítky a klidně i stovky milionů – i tolik (a vlastně daleko víc) může mít jeden výstup ze skenování ve formě mračna bodů. Jenže tento výstup zahrnuje kompletní realitu (při správném provedení) i všechny nedostatky. Laserový paprsek se odrazí od čehokoliv (padající kapka nebo projíždějící vozidlo) a tím pádem se tento bod dostane do mračna, ovšem jako nadbytečný a při práci s mračnem tyto body můžou tvořit jenom problémy.
Klasifikace mračna tyto problémy řeší, nebo se o to alespoň snaží. Jedná se totiž o heuristickou metodu přístupu k problému – při opakovaném spuštění docílíme velmi totožného výsledku, nikoliv úplně totožného. Cílem úspěšné klasifikace je připravit mračno pro další použití – odebrat nadbytečné body, ponechat ty správné a rozdělit do kategorií (ať můžeme rozlišit body stromů nebo vozovky). Zároveň tohle provést v dostatečně přípustném čase. Klasifikace, která zabere dny a odebere nám prvky, které nás zajímají je k ničemu.
Stejně jako všechno v dnešní době, i mračna bodů a klasifikace se posouvá mílovými kroky. Pokročilé přístupy dokážou mračno bodů lesa rozdělit do jednotlivých stromů. Sadou jiných podmínek se dá například filtrovat vodorovné dopravní značení ze silnice (to má řádově vyšší odrazivost, kvůli viditelnosti v noci) nebo svodidlo (to má konstantní průběh v určité výšce kolmo na vozovku).
Jak je na tom ReCap?
Zpátky k tomu, co má být tématem prvního dílu této minisérie. Ten bude vždy ‚vstupními dveřmi‘ každého mračna do Autodeskového prostředí – pro připojení mračna (výchozího formátu .las, .laz, .e57 a jakékoliv další) musím vytvořit projekt v ReCapu a až ten připojit kamkoliv dál. Vlastně se dá říct, že s mračnem v ruce (v emailu) se bez ReCapu nepohnete.
Když už každé mračno musí projít ReCapem, tak by stálo za to si ukázat, jak z toho dostat co nejvíce v co nejkratším čase. Klasifikace v ReCapu nám nevyřeší všechny problémy, nedokáže ani odebrat všechny nedokonalosti, i když tam strávíme hodiny nebo dny. S tím ale musíme počítat, jedná se spíše o black-box, než nástroj, který si dokážeme velmi přesně nastavit a docílit perfektního výstupu (pro zájemce je tu PointNet, který využívá disciplínu strojového učení a sami si ho dokážete vytrénovat pro vlastní konkrétní použití).
Dost teorie, jdeme klikat
V ReCapu vytvoříme projekt, mračno načteme (během toho asi stihnete kafe, někdo i dvě) a v modelovém prostoru máme co potřebujeme. V mém mračnu chybí barvy (velká škoda), takže budu pracovat buď s intenzitou nebo místem skenu, protože je to víc skenů zarovnaných do jednoho. Okometricky, podle vizuálního pohledu na mračno už vidím nedostatky.
Očividně se tam dostali nějaké odrazy od projíždějících vozidel, které se budeme snažit odstranit. Vidím, že v mračnu je veřejné osvětlení, nějaké značky a vzadu stromy – ty určitě chci ponechat, protože cílem bude vyextrahovat polohu a co to je za element (extrakci bodových prvků se budeme věnovat ve třetím díle). Stejně tak jako svodidlo uprostřed vozovky, které budeme extrahovat ve druhém díle. Nástroj automatické klasifikace spustíme z horní lišty, která se objeví, pokud myší najedete na domeček v levém horním rohu.
Pokud je třeba tak uložíme projekt a tady začíná vyjednávání těžší než s vaším nadřízeným o vašem platu. Z okna možností vlastně nemáme moc na výběr – méně detailů, optimální, více detailů a uživatelská.
Moje preferované nastavení je to uživatelské. První možnost dle příručky chápu tak, že specifikuje rovinatost a druhá velikost vyhodnocovaného okna [Autodesk vysvětlení]. Pokud první hodnotu nechám dost vysokou – jako Ground bude klasifikovat i kameny nebo obruby. Pokud nechám druhou hodnotu vysokou – do Ground umístí celou střechu budovy, vyhodnocované okno bude ‚stát‘ na střeše a myslet si, že je na zemi. Doporučuji to zkusit několikrát s velmi rozdílnými hodnotami, já zkouším následující nastavení:
Na první pohled se může zdát, že se nic nestalo. Musíme změnit vizuální podobu mračna, abychom viděli jednotlivé třídy. To uděláme najetím na ikonku počítače v levé horní liště, barevné kolečko a vizuální styl Klasifikace.
Pokud vše proběhlo, jak má, mračno je rozděleno do dvou barev. Automatická klasifikace rozdělí na body Neklasifikováno a Terén. To je pro nás téměř ideální stav – teď jde na řadu manuální klasifikace a mračno si dočistíme sami.
Můžeme vidět, že například spodních pár centimetrů svodidla uprostřed silnice je taky jako Ground, zbytek už ne. Tyhle ‚anomálie‘ budeme chtít najít a sami opravit.
Doporučením je používat a nastavovat vymezující boxy. Ty nám umožní velmi dobře vybrat oblast bodů, se kterou chceme pracovat a zbylé nechat být. Druhou možností filtrace je zamykání tříd – v menu na pravé straně zamknete třídu, tažením vyberete body a ve spodní liště novou třídu klasifikace. Stejná možnost ale nefunguje pro odstraňování, to musí být všechny třídy odemčené a viditelné.
Třídy, do kterých můžu body umisťovat vychází ze standardu ASPRS, který definuje obsah třídy a měl by být jednotný ve všech mračnech. Já podle standardu nechávám základních 9 tříd a zbylé si přejmenuji a upravím, jak uznám za vhodné.
Všechny nástroje tímhle máme pokryté a můžeme se pustit do manuální klasifikace! Teď jste největším algoritmem klasifikace Vy, protože klasifikace bude tak dobrá jak, jen potřebujete a pověnujete se jí. Já udělal pokus, kam se dokážu dostat za jednu hodinu a výsledek je následující:
Mračno máme naklasifikované, a co dál? Žádné třídy zatím neodebíráme. Krokem redukce bodů se budeme zabývat ve čtvrtém díle, až po liniové a bodové extrakci, kdy budeme mračno dostávat do Civil 3D a vytvářet povrch.
