Todo lo que necesitas saber sobre las nubes de puntos 3D

Todo lo que necesitas saber sobre las nubes de puntos 3D

Todo lo que necesitas saber sobre las nubes de puntos 3D

A veces conocida como visualización 3D, una nube de puntos 3D es el paso previo a la creación de un modelo 3D preciso del mundo real. Es el punto de partida de una realidad digital, un mapa de puntos en el espacio que se procesan para convertirse en modelos 3D de casi cualquier objeto. A gran escala, esto incluye edificios, fábricas, plantas de fabricación, escenas de crímenes/accidentes, infraestructuras civiles, lugares históricos, paisajes urbanos y mucho más.

Los modelos 3D basados en datos de nubes de puntos se utilizan en un número creciente de industrias para la visualización, la planificación y la personalización. Los datos tienen el poder de transformar -y están transformando- la forma en la que se planifican y mantienen los edificios, mejorando la precisión de la información disponible para todos, desde los arquitectos hasta los directores de operaciones.

Para mejorar la comprensión de esta importante tecnología, volveremos a lo básico para ver el proceso completo de la nube de puntos

¿Qué es una nube de puntos?

      

¿Qué es una nube de puntos?

     

Una nube de puntos es una colección de un enorme número de mediciones: un conjunto de puntos de datos o coordenadas en tres dimensiones.

Las mediciones suelen realizarse mediante escáneres láser 3D y la tecnología Light Detection and Ranging (LIDAR). Un láser mide dónde incide la luz en las superficies dentro de su línea de visión.

Para dar una idea del enorme número de puntos que se toman, el escáner láser 3D Leica RTC360 tiene una velocidad de medición de hasta dos millones de puntos por segundo. Puede crear una nube de puntos 3D en color HDR de su entorno en menos de dos minutos. Veamos con más detalle cómo crea una nube de puntos.

¿Cómo se crea una nube de puntos?

El escáner láser RTC360 es portátil, rápido y preciso, a la vez que altamente autónomo y muy fácil de usar. En pocas palabras, el escáner se coloca sobre un trípode, se coloca a la vista de lo que se quiere medir y se inicia el proceso con sólo pulsar un botón. Un espejo giratorio de alta velocidad permite una velocidad de medición extremadamente alta y un sistema visual inercial (VIS) con algoritmos inteligentes indica al escáner dónde se encuentra -su posición y orientación relativas- cuando se mueve entre diferentes emplazamientos.

En un reciente proyecto poco convencional, la empresa Top Geocart utilizó el escáner láser 3D RTC360 para capturar y generar datos para estudiar y gestionar una cueva de 6.298 metros en Rumanía. En este ejemplo, los escáneres láser se equiparon con cubiertas impermeables y se transportaron a lo largo del río que atravesaba el sistema de cuevas, literalmente a la deriva de un lugar de escaneo a otro. El equipo tardó dos horas en escanear a 750 metros por hora, a veces con el agua a la altura del pecho.

Existen muchas tecnologías diferentes para crear una nube de puntos. Leica Geosystems ofrece una gama de diferentes tipos de escáner láser terrestre 3D para adaptarse a diferentes situaciones: desde la Leica ScanStation Serie P para largos alcances y escaneos a una distancia segura, hasta el escáner láser de imágenes Leica BLK360, altamente portátil.

También ofrecemos soluciones de escaneo móvil, incluyendo el Leica BLK2GO, que es portátil y está diseñado para capturar la realidad en movimiento. Para ayudar a los topógrafos a iniciarse en el escaneo láser, algunas de nuestras estaciones totales más tradicionales también incluyen capacidades de escaneo láser, por ejemplo, la Leica Nova MS60 MultiStation.

¿Cómo se utilizan los datos de las nubes de puntos?

Es necesario procesar una nube de puntos para crear un modelo 3D de la realidad. En el lenguaje de la captura de la realidad, hay que registrar y encajar los datos finales. 

El registro de la nube de puntos consiste en alinear las nubes de puntos superpuestas -si se ha movido el escáner láser a diferentes posiciones en el lugar para capturar una escena más grande o más completa- para formar un modelo preciso de la zona. El acoplamiento es el proceso por el que el software convierte los datos de la nube de puntos en triángulos o polígonos para representar la superficie de los objetos escaneados; la nueva superficie almacena los datos de los puntos originales, pero es más pequeña y rápida de trabajar.

Algunas de las coordenadas recogidas no serán necesarias y el procesamiento posterior puede filtrar y refinar los datos. Por ejemplo, si se escanea un centro comercial, se captarán muchas personas moviéndose. Al activar la función de doble escaneo del RTC360, el procesamiento de registro final eliminará estos objetos fantasma no deseados para que tenga un conjunto de datos más limpio, pequeño y preciso.

El procesamiento de algunas nubes de puntos comienza mientras el usuario se encuentra en el lugar. Leica Cyclone FIELD 360 es una aplicación para dispositivos móviles (iOS y Android) que se conecta a su escáner láser para pre-registrar inmediatamente los datos. La posibilidad de visualizar los datos que ha recogido mientras está en el lugar significa que se pueden hacer correcciones o tomar escaneos adicionales sin necesidad de una segunda visita.

Para el registro final en la oficina, Leica Cyclone REGISTER 360 proporciona flujos de trabajo de registro guiados para ayudar a los nuevos usuarios y acelerar el proceso para los usuarios experimentados. Para el acoplamiento y el procesamiento posterior, Leica Cyclone 3DR incluye una gama de herramientas adaptables que pueden utilizarse para crear una variedad de productos finales en 3D e informes. Para el almacenamiento del proyecto que permite la visualización de datos 3D y la colaboración en la web, el nuevo Cyclone ENTERPRISE proporciona una fuente central de veracidad para los actores del proyecto.

    

Nube de puntos

     

¿Qué se puede hacer con una nube de puntos?

Una vez que los datos de las nubes de puntos se convierten en un modelo 3D, se desbloquean sus ventajas. Éstas difieren según el sector y la aplicación, pero se basan principalmente en una mayor precisión y seguridad. Veamos ejemplos en algunos sectores en los que las nubes de puntos se utilizan habitualmente.

Los ingenieros y arquitectos pueden utilizar el software Leica CloudWorx para Revit para crear de forma eficiente y precisa un modelo de información del edificio (BIM) de una estructura existente o actualizar los modelos de diseño originales con las condiciones de la realidad después de la construcción. Cuando están trabajando en proyectos de diseño de rehabilitación, pueden experimentar una presencia virtual en el sitio y comprobar los conflictos con las condiciones existentes. Esto ayuda a detener los errores críticos antes de que ralenticen o detengan un proyecto.

En los proyectos de seguridad pública, los datos de las nubes de puntos pueden conducir a una modelización más precisa. Por ejemplo, en Suiza, un proyecto de prevención de inundaciones utiliza el escaneado láser para evaluar los efectos de las medidas de seguridad proyectadas y los experimentos de paisajismo.

En arqueología, los datos de las nubes de puntos pueden proporcionar datos precisos sobre las condiciones existentes de las estructuras del sitio para ayudar a la planificación de la conservación y la restauración o ayudar a los investigadores a desarrollar una visión más clara de la escala y el diseño de un sitio. Por ejemplo, durante el rodaje de un programa de National Geographic sobre Ciudades Perdidas con Albert Lin, los topógrafos formaban parte del equipo de producción. Una dificultad para estudiar algunos yacimientos era la densa vegetación. Utilizando 3DReshaper (Cyclone 3DR) en el postprocesamiento de los datos de las nubes de puntos, pudieron eliminar la cubierta de árboles y del suelo para visualizar mejor las formaciones estructurales que habían sido cubiertas por la vegetación.

¿Cuál será el futuro de las nubes de puntos?

La tecnología para crear y procesar nubes de puntos es cada vez más barata y fácil de usar. Por ejemplo, hace diez años, en una obra de construcción, se necesitaban dos o tres topógrafos al día para crear una nube de puntos con un escáner láser del tamaño de un congelador. Ahora, los escáneres láser como el BLK2GO caben en una mano y los escaneos se realizan en cuestión de minutos.

Junto con nuestra capacidad para procesar y almacenar mayores cantidades de datos que nunca, las nubes de puntos son cada vez más accesibles para un mayor número de usuarios. En áreas como la construcción, donde las nubes de puntos se utilizan habitualmente, la escala de lo capturado aumentará. Por ejemplo, ahora podemos crear una realidad digital de toda una ciudad mezclando capturas de datos aéreos y terrestres, creando enormes oportunidades para el futuro de la planificación urbana.

Los datos de las nubes de puntos se utilizarán en más sectores mediante la visualización por Realidad Virtual. La Realidad Virtual basada en datos de nubes de puntos será más realista, más precisa y más atractiva. No sólo se utiliza en el ámbito del entretenimiento, la RV tiene muchas aplicaciones serias en las que es útil estar en un lugar pero puede ser demasiado caro o peligroso visitarlo. Entre ellas se encuentran la formación, que permite aprender visualmente y cometer errores, la exploración de lugares históricos, sin perturbarlos ni erosionarlos, e incluso la investigación de una escena del crimen que ha sido despejada y ya no existe.

Por último, la innovación continuará a buen ritmo en la tecnología de captura de la realidad y en el procesamiento de nubes de puntos. Es habitual el uso de escáneres en vehículos aéreos no tripulados y en soluciones cartográficas móviles. En el futuro, los escáneres láser terrestres estarán más automatizados y los usuarios tendrán que pasar menos tiempo en el lugar.

Gracias a la robótica, los escaneos podrían ser realizados por un topógrafo especializado al otro lado del mundo. El aprendizaje automático y la inteligencia artificial acabarán por automatizar la interpretación de las nubes de puntos. Los ordenadores se programarán para detectar determinados objetos en los modelos como parte de un flujo de trabajo inteligente, lo que ahorrará una gran cantidad de tiempo y aumentará la cantidad de datos que es posible procesar.

  

Nuestras soluciones de Láser Escáner