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虹科三维点云建模：迎来复原历史建筑的新纪元

作者：互联网

虹科三维点云建模：迎来复原历史建筑的新纪元

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虹科合作伙伴PointFuse的特邀作者Mark 介绍点云数据如何复原历史建筑。为了确保在各学科之间的平滑协作，减少和处理点云数据的大小至关重要。Mark解释了如何轻松完成这一工作，并准确地复原建筑物的细节部分。

2019年4月巴黎圣母院大教堂被烧毁，整个世界只能惊恐地看着。塔楼标志性的尖顶消失了，教堂大部分木质框架也消失了，这些木框是在一千年前由51英亩的森林建成的。没有足够的木材或足够高的树木来取代框架，但这并不全是坏消息：一位热心的历史学家Andrew Tallon的努力，采集一片超过10亿个数据点的点云，映射出大教堂在2010年火灾前的情况。

在对圣母院的热情激励下，Tallon开始捕捉它的所有美丽。他使用安装在三脚架上的激光扫描仪，拍摄建筑的每个面——有时甚至将自己的安全问题放在一边，攀爬高台。他还拍摄了全景彩色照片，并将RGB数据保存到点云中。

目前，复原工作正在全面展开，结合当代建筑和传统建筑的特色，如果最终的设计能超过1160年原始框架，那将是非常美妙的。如果真的如此，这将部分归功于点云，以及十多年后最先进的点云制图软件，以一种可供建筑师、工程师和复原师使用的方式解析数据。

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采用点云格式的优势

可以使用公式描述数学对象；建筑师的图纸提供了一个建筑物的结构视图；照片可以捕捉到一个古老建筑物的美。但是，这些都无法捕捉到一座建筑随时间风化、老化的所有细节和细微差别。

点云捕捉物体或建筑中每一个点的X、Y、Z坐标。这不仅仅意味着每一块砖都被捕捉和记录下来，而且能把每一个凹陷、凹痕和窝点记录下来。背景信息，如RGB数据，有助于形成一个信息库，建立精细的3D模型。

过去，模型是由专业的CAD技术人员手工建立的，但现在这个过程可以通过专业软件自动完成，利用点云和扫描过程中捕获的所有数据，虚拟地构建一个真实的建筑副本。

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困难和挑战

点云可以存储历史建筑微小部分的细节，以便于在未来的某个时刻完整重现——这就像捕捉和保存它的DNA。但是，记录细节也带来了很大的缺点：文件很大，使得保存、分享和使用它们变得非常困难。

它还需要很多技术来确定这些点实际代表什么，并将这些点连接起来——即便如此，人为的错误也会带来不准确的结果。而且你会希望来自不同学科的人可以同一个数据上工作，所以能在不同的团队和软件包中无缝使用是至关重要的。云解决方案允许用户访问文件的单一副本，并确保他们是在使用最新的版本。访问协议确保在任何时候只有一个用户可以保存更改。

这些问题在任何大规模的建筑项目中都很常见，但复原工作带来了额外的挑战：如何捕捉灾难发生前建筑的 “原状”，而不仅仅是它现在的样子。当然，我们不可能穿越时空去获得 "当时 "的画面，但我们能做的是让档案员的工作变得更容易，现在的软件使用起来更简单，所以采集建筑物的数据是可以定期进行的。

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网状结构：每一个点都有关系

宇宙中的每一个点都有一个相对位置，我们可以用矢量来描述这种关系。通过将这些点云转换为相互连接的点的 “网格”，我们可以去掉多余的数据，减小文件空间——三个点之间的三角形越大，文件就越小。这里的关键是，去掉重复的数据以及我们有时所说的噪音（最终模型中不需要的元素）。

当然，如果你手动构建网格，容易出现人为错误，但现在有强大的点云软件应用程序，不需要有经验的CAD技术人员，可以快速准确地完成这项工作，并将文件大小从千兆字节减少到兆字节。

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复原建筑的三步过程

故事并不是以网格模型结束的。网格本身是达到目的的手段——将点云映射成一个更小但点云同样精细的文件，这些文件可以在不同的BIM系统中被多人同时使用。

一个日常的建筑改造会从点云开始，捕捉“已建BIM”或“现状”的位置，代表当前真实情况的快照，建筑师会在此基础上叠加最终设计。

然而，当涉及到保护和恢复我们的建筑遗产时，有一个重要的步骤，那就是通过定期的点云 “备份”和安全存储来捕获“原状”。LiDAR传感器、其他手持式或佩戴式扫描仪使用户能够进行扫描，但到目前为止，更大和更复杂的扫描通常由第三方供应商处理，他们甚至可能部署无人机技术来详细扫描高层建筑。

网格软件不仅可以为大数据量点云和最终设计软件之间提供桥梁，并且提供存档工具，以防最坏的情况发生丢失文件。

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HK Cube 1固态激光雷达

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此文转自“智能感知解决方案”微信公众号

标签：网格,建模,虹科,捕捉,点云,复原,数据,建筑
来源： https://blog.csdn.net/m0_49762095/article/details/122602339