Przemysław Kowalski Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Przemysław Kowalski Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN"

Ryszard Maciej Urbaniak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Opracowanie systemowych rozwiązań wspomagających zabezpieczenie miejsca zdarzenia i proces wykrywczy na podstawie materiału dowodowego utrwalonego za pomocą technik skaningu laserowego oraz satelitarnych technik pomiarowych wstępne wyniki doświadczeń z wykorzystaniem skanowania przestrzennego Przemysław Kowalski Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN

2 Projekt Tytuł: Opracowanie systemowych rozwiązań wspomagających zabezpieczenie miejsca zdarzenia i proces wykrywczy na podstawie materiału dowodowego utrwalonego za pomocą technik skaningu laserowego oraz satelitarnych technik pomiarowych. Dot. proj. DOB-BIO6/18/102/2014 Czas trwania: Udziałowcy: Politechnika Śląska (lider), IITiS PAN, CASP, Proloc. Kierownik: prof. Tadeusz Wieczorek (Politechnika Śląska).

3 Projekt Założenia: opracowanie prototypu (obejmującego sprzęt i oprogramowanie). Skanery 3D (daleki zasięg) Zdjęcia / fotogrametria Skanery 3D (na ramionach) GNSS (lokalizacja) Wspólny model 3D Wizualizacja Pomiary

4 Idea projektu Skanery pozwalają na szybkie (do kilkunastu minut) zachowanie opisu sceny umożliwiającego późniejsze przeprowadzenie pomiarów położenia kluczowych przedmiotów. Model zbudowany w oparciu o skany umożliwia stworzenie wizualizacji (zdjęć, mobilnej prezentacji przestrzennej, lub filmu) z miejsca zdarzenia. Współczesne techniki lokalizacji satelitarnej zapewniają dużą dokładność. Dokumentacja fotograficzna może zostać powiązana ze skanem. Dokładne skanery bliskiego zasięgu umożliwiają stworzenie modeli przedmiotów znalezionych na miejscu zdarzenia.

5 Założenia projektu W projekcie założono graniczne wartości błędów do 3 mm dla 50 metrów (odległość od skanera) i do 6 mm (dla odległości 100 m), przy błędzie liniowym nie większym niż 1 mm. Pośrednio wskazany wymóg zasięgu nie mniejszego niż 100 m. Wymagania te odpowiadają katalogowym parametrom skanerów fazowych. Skanery impulsowe mają odpowiedni (a nawet większy) zasięg, ale cechują się większymi błędami pomiaru odległości; skanery oparte o triangulację zapewniają wyższą dokładność przy radykalnie mniejszym zasięgu pracy. Obecnie na rynku funkcjonują trzy firmy dostarczające skanery fazowe: Zoller-Frohlich, FARO i Trimble.

6 Przebadane skanery Testom poddano skanery fazowe: Zoller+Fröhlich IMAGER 5010C/X: skaner, wbudowany aparat, opcjonalna kamera termowizyjna, opcja doświetlania sceny. FARO X 130: skaner, wbudowany aparat. Trimble TX8: skaner.

7 Przykłady skanów Skan pochodzi ze skanera FARO X 130 dla niemal każdego punktu określono odległość i nałożono teksturę. Widzimy także automatycznie znalezione znaczniki.

8 Przykłady skanów Skan bez nałożonej tekstury odcienie szarości odpowiadają współczynnikom odbicia promienia lasera. (Źródło: FARO X 130.)

9 Przykłady skanów Skan z nałożoną teksturą z termowizji można oceniać różnice ciepła obiektów. (Źródło: Z+F 5010 IMAGER.)

10 Przykłady skanów Fragment tekstury termowizyjnej widoczna jest różnica między fotelem używanym, a nieużywanym.

11 Przykłady skanów Obszar zeskanowany (widoczny z zewnątrz dane ze skanera Trimble TX8).

12 Błędy i ograniczenia skanera Skaner umożliwia określenie położenia punktu z dokładnością do wycinka przestrzeni określonego jego rozdzielczością (gęstością próbkowania), wielkością plamki i błędem pomiaru odległości.

13 Parametry skanerów Zakres skanowania: 360 w poziomie, ponad 300 w pionie. Zasięg: od ok. 0,5 do ponad 100 m (130, 180, 330 m). Szumy i błędy w pomiarze odległości rzędu milimetrów (zależą od odległości, koloru i rodzaju powierzchni). Średnica wiązki: ok. 3,5 mm. Gęstość próbkowania: do punktów w poziomie (43 tys. w pionie), co odpowiada fotografii sferycznej 4305 megapikseli. (Bardziej realne ok. 170 megapikseli.) Temperatura pracy: -10 C C.

14 Gęstość próbkowania maksymalna (Z+F) Maksymalna gęstość ( x punktów), daje odstępy między punktami: Odległość od skanera Odstęp w poziomie Odstęp w pionie 1 metr 0,06 mm 0,06 mm 10 metrów 0,63 mm 0,63 mm 50 metrów 3,14 mm 3,14 mm 100 metrów 8,36 mm 8,36 mm Uwagi: odległości dla 50 metrów są wciąż mniejsze od średnicy wiązki lasera; czas skanowania z taką precyzją wynosi 81 minut ( normalna jakość ); występuje także błąd określenia kąta (kąta alfa) mierzonej pozycji, znacząco większy od odstępów w gęstości skanowania.

15 Gęstość próbkowania realna (FARO X) Maksymalna gęstość ( x 8536 punktów), skracająca czas skanowania do kilku-kilkunastu minut daje odstępy między punktami: Odległość od skanera Odstępy w poziomie Odstępy w pionie 1 m 0,16 mm 0,15 mm 10 m 1,55 mm 1,53 mm 50 m 7,76 mm 7,67 mm 100 m 15,52 mm 15,34 mm Możliwe jest wykonanie wstępnego skanu w mniejszej rozdzielczości, a następnie zwiększenie jej dla interesującego obszaru.

16 Wielkość skanu Skan X i Y Razem punktów x x x x x x x x x x x x x x /4 4x /4 4x /16 4x /16 4x /4 4x /5 4x /2 4x Dokładności Inne Czas skanowania GPS: nie Kolor: tak GPS: nie Kolor: tak GPS: nie Kolor: nie GPS: nie Kolor: nie GPS: tak Kolor: tak GPS: tak Kolor: tak GPS: tak Kolor: nie Objętość 00:08:09 196MB 00:08:09 184MB 00:01:27 12,8MB 00:01:27 12,8MB 00:08:09 233MB 00:05:35 190MB 00:07:40 144MB Wniosek: konieczny kompromis między gęstością próbkowania i zakresem skanu.

17 Precyzja skanowania Teoretycznie błąd pomiaru wynosi ok. 2 mm dla 50 m od skanera. To jednak tylko jeden z parametrów określających położenie. Krytyczny wydaje się parametr gęstości skanowania punkty (dla 100 m) są położone nie gęściej niż co 7 mm, oraz parametr precyzji ustalenia skanowanej pozycji. Praktycznie w pomieszczeniu zamkniętym błąd pomiaru odległości między punktami wynosił w czasie prób nie więcej niż 28 mm. Główna przyczyna błędu trudność w jednoznacznym określeniu położenia punktu na skanie. Tak wysoki błąd położenia wynikał z ograniczeń stosowanego oprogramowania. W przypadku lokalizacji kul referencyjnych osiągnięto błędy nie przekraczające 5 mm.

18 Obliczenia odległości między punktami FARO X FARO SCENE LT. Z+F IMAGER 5010C + Laser Control

19 Ograniczenia skanowania, które wystąpiły w badaniach Pozyskanie informacji o punkcie wymaga odbicia światła laserowego powierzchnie o skrajnych charakterystykach odbicia światła mogą nie zostać zeskanowane.

20 Ograniczenia skanowania, które mogą wystąpić w scenie Wpływ nadmiernego oświetlenia. Powierzchnie o niekorzystnym kolorze (zwł. czarny-błyszczący). Krople wody: w powietrzu, na badanej powierzchni.

21 Wnioski Skaner pozwala na stosunkowo szybkie pozyskanie informacji przestrzennej o scenie, umożliwiającej późniejsze jej badanie. Skanowanie może zastąpić wstępną dokumentację fotograficzną sceny (fotografię układu całej sceny), wykonaną na początku badania sceny zdarzenia prezentuje szeroki wycinek przestrzeni, zachowując relacje przestrzenne (umożliwiając przeprowadzenie pomiarów w późniejszym okresie). Występują trudności z precyzją wskazywania punktów w oparciu o sam skan. Wprowadzenie znaczników, które poprawiają jakość odczytu położenia stanowi ingerencję w scenę.

22 Koniec części I Zapraszam na prezentację pani Agaty Górawskiej z firmy CASP.

23 Uwagi dla mnie Tekst na 10 minut, poza tym p. Agata na minut 5.

Podobne dokumenty

Zbigniew Figiel, Piotr Dzikowicz. Skanowanie 3D przy projektowaniu i realizacji inwestycji w Koksownictwie KOKSOPROJEKT

1 Zbigniew Figiel, Piotr Dzikowicz Skanowanie 3D przy projektowaniu i realizacji inwestycji w Koksownictwie 2 Plan prezentacji 1. Skanowanie laserowe 3D informacje ogólne; 2. Proces skanowania; 3. Proces