Corso di Rilievo dell Architettura Prof. Alessandro Merlo. 3D Point Cloud Processing Software Leica Geosystems HDS Cyclone

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1 Leica Geosystems HDS Cyclone

2 RILIEVO DIGITALE Rilevamento scanner laser In presenza di supporto topografico In assenza di supporto topografico DATI Una nuvola per scansione, con origine del s.d.r. nella testa dello scanner Modello a nuvola di punti (point cloud) In presenza di rete topografica In assenza di rete topografica Estrazione di viste (screenshot), esportazione verso altri software Dall acquisizione scanner laser alle operazioni sul modello a nuvola di punti

3 ACQUISIZIONE Ogni scansione produce una nuvola di punti (point cloud) dotata di un proprio sistema di riferimento la cui origine generalmente coincide con la testa dello scanner. Generalmente, per acquisire i dati di un oggetto complesso, sono necessarie più scansioni da posizioni differenti, che devono successivamente essere ricomposte in un unico modello mediante le operazioni di registrazione. Il rilievo scanner laser può avvenire: In presenza di supporto topografico: l allineamento delle scansioni avverrà mediante il riconoscimento di target battuti dalla stazione totale. In assenza di supporto topografico: l allineamento delle scansioni avverrà mediante il riconoscimento di target o di punti notevoli dell architettura.

4 ACQUISIZIONE PROGETTO DI RILIEVO APPOSIZIONE DEI TARGET RILIEVO SCANNER LASER E RILIEVO TOPOGRAFICO

5 ACQUISITI Le differenti scansioni vengono trasferite dalla memoria dello scanner ad un computer per poter essere processate e registrate tra loro (allineamento o messa a registro). In fase preliminare si procede generalmente ad un filtraggio del rumore presente nella nuvola di punti ed all eliminazione di dati spuri o legati al disturbo (pulitura della nuvola).

6 ACQUISITI Le differenti scansioni vengono trasferite dalla memoria dello scanner ad un computer per poter essere processate e registrate tra loro (allineamento o messa a registro). In fase preliminare si procede generalmente ad un filtraggio del rumore presente nella nuvola di punti ed all eliminazione di dati spuri o legati al disturbo (pulitura della nuvola). Ciascuna scansione è caratterizzata da un proprio sistema di riferimento, solidale alla testa dello scanner.

7 La registrazione (allineamento) è la procedura che consente di allineare ed unire le singole acquisizioni in una unica nuvola di punti secondo un determinato sistema di riferimento. Essa può essere eseguita mediante algoritmi di surface matching o mediante uso di punti di controllo materializzati mediante target artificiali.

8 PRELIMINARI Predisposizione della cartella di lavoro Importazione dei files.ptx Creazione dei singoli ModelSpace Copiature delle nuvole nei ControlSpace Riconoscimento dei target Scelta della nuvola Home Allineamento delle nuvole sulla Home Calibrazione dell errore Congelamento della registrazione Creazione del ModelSpace totale

9 CON LEICA GEOSYSTEMS HDS CYCLONE Leica Geosystems HDS Cyclone è un software che consente di registrare ed operare con nuvole di punti acquisite da alcuni tra gli scanner laser più utilizzati. XXX

10 PRELIMINARI 1. Preliminarmente a qualsiasi altra operazione è necessario creare una cartella di lavoro. Nella finestra Navigator > in Servers vi sono due cartelle, entrambe con il nome del computer; quella da utilizzare è la prima (senza la dizione unshared ). 2. Cliccare con il pulsante dx sul nome del computer > databases > add > indicare il percorso della cartella dove si trovano i file ptx (o pts) e dare un nome al file.imp (lo stesso nome automaticamente viene inserito nel casella Database Name ). Chiudere la finestra Configure Database.

11 PRELIMINARI 2. Cliccare con il pulsante dx sul nome del computer > databases > add > indicare il percorso della cartella dove si trovano i file ptx (o pts) e dare un nome al file.imp (lo stesso nome automaticamente viene inserito nel casella Database Name ). Chiudere la finestra Configure Database.

12 PRELIMINARI 2. Cliccare con il pulsante dx sul nome del computer > databases > add > indicare il percorso della cartella dove si trovano i file ptx (o pts) e dare un nome al file.imp (lo stesso nome automaticamente viene inserito nel casella Database Name ). Chiudere la finestra Configure Database.

13 PRELIMINARI 3. Aprire la sottocartella (+) annidata dentro la cartella con il nome del computer. Al suo interno si trova il database creato in precedenza.

14 PRELIMINARI 4. Cliccare con il pulsante dx sul nome del database > import > si apre la finestra import from file : scegliere i file ptx da importare. Selezionare assieme tutti i files da importare > open > scegliere l opzione separate original clouds. Il software importa i files (creando una copia di quelli originali) e per ognuno di questi dà origine ad uno ScanWorld ( ).

15 PRELIMINARI 4. Cliccare con il pulsante dx sul nome del database > import > si apre la finestra import from file : scegliere i file ptx da importare. Selezionare assieme tutti i files da importare > open > scegliere l opzione separate original clouds. Il software importa i files (creando una copia di quelli originali) e per ognuno di questi dà origine ad uno ScanWorld ( ).

16 PRELIMINARI 4. Cliccare con il pulsante dx sul nome del database > import > si apre la finestra import from file : scegliere i file ptx da importare. Selezionare assieme tutti i files da importare > open > scegliere l opzione separate original clouds. Il software importa i files (creando una copia di quelli originali) e per ognuno di questi dà origine ad uno ScanWorld ( ).

17 PRELIMINARI 5. Aprire la cartella del primo ScanWorld (ha lo stesso nome del file importato); al suo interno aprire a sua volta la cartella ModelSpace. Cliccare con il pulsante dx sulla cartella presente > Create and Open ModelSpace View. 6. Ripetere la stessa operazione del punto 5 per il secondo ScanWorld e così per tutti i successivi.

18 1. L operazione di messa a registro si compie nel ControlSpace, pertanto, prima di procedere con la messa a registro delle singole scansioni è necessario fare una copia di ciascuna nuvola nel ControlSpace di ciascun ScanWorld. N.B. Se si lavora all interno di un project ( database > create > project ) copiando al suo interno i ModelSpace, in realtà operiamo su una copia della nuvola originale senza aumentare il peso del file.

19 2. Andare nel ModelSpace (nell immagine aperta) > Selection > Select All. Tornare nel menù a tendina > Tools > Registration > Copy to ControlSpace.

20 2. Andare nel ModelSpace (nell immagine aperta) > Selection > Select All. Tornare nel menù a tendina > Tools > Registration > Copy to ControlSpace.

21 3. Tornare nella finestra Navigator > andare nella cartella ControlSpace e con un doppio click su di essa aprire il ControlSpace. Se la nuvola è rimasta selezionata > Selection > Deselect.

22 4. Su ciascuna nuvola è necessario individuare dei punto comuni (in genere dai target) denominati Label e nominarli con uno stesso numero (o lettera): selezionare un punto > Tools > Registrations > Add/Edit Registration Label > assegnare un nome univoco (in presenza di una rete topografica di riferimento è necessario assegnare ai Label lo stesso nome del punto corrispondente della rete stessa).

23 5. Compiere l operazione soprastante per almeno 4 punti comuni su due nuvole diverse. 6. Chiudere i ControlSpace. 7. Tornare alla finestra Navigator > nella cartella del Database > pulsante dx > Create Registration > dare un nome alla registrazione (nome prima nuvola+nome seconda nuvola) > cliccare due volte sull icona per aprire il menù di registrazione.

24 8. Dal menù a tendina > ScanWorld > Add ScanWorld > caricare le due nuvole di punti che si desidera unire.

25 8. Dal menù a tendina > ScanWorld > Add ScanWorld > caricare le due nuvole di punti che si desidera unire.

26 La prima nuvola che viene selezionata è la home ed è in grassetto (se si vuole cambiare la home, una volta caricate le nuvole, tasto dx sulla nuvola > Set Home ScanWorld ).

27 La prima nuvola che viene selezionata è la home ed è in grassetto (se si vuole cambiare la home, una volta caricate le nuvole, tasto dx sulla nuvola > Set Home ScanWorld ).

28 In presenza di una rete topografica di riferimento è opportuno che quest ultima costituisca la Home per tutte le altre scansioni. 9. Dal menù a tendina > Constraint > Auto-Add Constraints.

29 10. Cambiare menù: Constraint List (sotto il menu principale) > andare sul menù a tendina > Registration > Register.

30 10. Cambiare menù: Constraint List (sotto il menu principale) > andare sul menù a tendina > Registration > Register.

31 11. Controllo degli errori: cliccare su Error per metterli in ordine di errore. 12. Cliccare sull ID con l errore minore (devono comparire le nuvole).

32 13. Sul menù a tendina > Cloud Constraint > Add-Cluod Constraint.

33 13. Sul menù a tendina > Cloud Constraint > Add-Cluod Constraint.

34 14. Sul menù a tendina > Registration > Register.

35 15. Andare sul punto con più errore e calibrare il peso del punto > pulsante dx > Set Weight (0.1 per poco peso). Ripetere l operazione per tutti i punti ad eccezione della cluod-mesh.

36 15. Andare sul punto con più errore e calibrare il peso del punto > pulsante dx > Set Weight (0.1 per poco peso). Ripetere l operazione per tutti i punti ad eccezione della cluod-mesh.

37 16. Sul menù a tendina > Registration > Register. Se necessario reiterare il processo descritto sopra fino a quando l errore della cloud mesh rientra nei 3 mm. 17. Sul menù a tendina > Registration > Freeze Registration.

38 18. Sul menù a tendina > Registration > Create ScanWorld. 19. Nella finestra Navigator > ModelSpace > Create ModelSpace > Create and Open ModelSpace View.

39 In assenza di rete topografica di supporto, nella fase di registrazione ciascuna scansione può essere considerata Home. Su di essa verranno allineate tutte le altre scansioni o gruppi di scansioni. In presenza di una rete topografica di riferimento è opportuno che quest ultima costituisca la Home per tutte le altre scansioni. In tal modo è possibile ridurre l errore di allineamento dovuto ad un processo a cascata, riferendosi invece ad una maglia rigida e precedentemente verificata. Per importare i punti del topografico in Cyclone è necessario importare il libretto delle misure in formato.txt, indicando al software quale colonna corrisponde all identificativo dei punti (ID) e quali alle rispettive coordinate.

40 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Posizionamento del piano di riferimento Associazione di un piano di taglio Scelta del punto di vista Scelta del tipo di sezione Settaggio dei parametri Produzione di screenshot ESPORTAZIONE VERSO ALTRI SOFTWARE Esportazione di bitmap da ribattere in CAD Esportazione di polilinee Esportazione dei punti per modellazione

41 LAVORAZIONE INTERFACCIA DEL SOFTWARE Undo Redo Cut Copy Paste Delete Group Ungroup Remove from Group Pick Mode Multi-Pick Mode View Mode 2D Drawing Mode Seek Mode Polygonal Fence Mode Rectangle Fence Mode Circular Fence Mode Clear Fence Perspective Orthographic Panoramic

42 LAVORAZIONE INTERFACCIA DEL SOFTWARE Use Color From Scanner Use Hue Intensity Map Use Grayscale Intensity Map Cloud Shaded Cloud One-Sided Cloud Rendering (Front) Cloud Rendering (Back) Cloud Silhouette Increase Point Width Decrease Point Width Hide Point Clouds No Cloud Density Reduction Low Cloud Density Reduction Medium Cloud Density Reduction High Cloud Density Reduction Highest Cloud Density Reduction Show Coordinate System Axes Save/Edit Coordinate Systems Set Coordinate System Origin Set X Axis Set Y Axis Set Z Axis Set X then Y Axis Set X then Z Axis Set Y then X Axis Set Y then Z Axis Set Z then X Axis Set Z then Y Axis

43 LAVORAZIONE INTERFACCIA DEL SOFTWARE Layers Set Object Visibility Set Selectable View Object As ScanWorld Explorer Up = X-Axis Up = Y-Axis Up = Z-Axis Keep Viewpoint Upright Limit Box Collapse Limit Box Set Limit Box by Fencing Save/Edit Viewpoints View All Zoom Into Fence Zoom Into Selection Align to Selection Top View Bottom View Left View Right View Front View Back View Isometric View Right Isometric View Disable Viewpoint Panning Disable Viewpoint Zooming Disable Viewpoint Rotation

44 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Per estrarre sezioni orizzontali e verticali di una nuvola di punti è necessario posizionare opportunamente un piano di riferimento ( Reference Plane ), al quale è necessario associare un piano di taglio ( Cut Plane ). 1. Aprendo per la prima volta un ModelSpace il programma imposta un piano di riferimento ( Reference Plane ) orizzontale, visualizzabile da Tools > Reference Plane > Show Active Plane.

45 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 2. Per posizionare un Reference Plane alla quota desiderata si può operare in due modi distinti: -Sistema empirico: con Pick Mode selezionare un punto della nuvola all altezza desiderata. Tools > Reference Plane > Set Plane Origin at Pick Point. Il programma posiziona un piano orizzontale (coerentemente all impostazione della terna di assi di riferimento) passante per il punto selezionato.

46 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT -Sistema analitico: Tools > Reference Plane > Edit Active Plane > Plane Origin. Da questa finestra si possono editare le coordinate dell origine del Reference Plane. 3. Una volta posizionato il Reference Plane è necessario associare ad esso un piano di taglio ( Cut Plane ), che darà luogo alla sezione. Tools > Cut Plane > Set from Active Ref Plane.

47 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 4. Per posizionare correttamente il punto di vista ed ottenere una vista zenitale Tools > Reference Plane > Align View to Active Plane.

48 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Nella finestra Edit Active Plane è possibile impostare tutti i parametri riferiti al Reference Plane attivo, tra cui il Greed Spacing, ovvero il passo della griglia di riferimento.

49 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Nella finestra Edit Active Plane è possibile impostare tutti i parametri riferiti al Reference Plane attivo, tra cui il Greed Spacing, ovvero il passo della griglia di riferimento.

50 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5. Associato il Cut Plane al Reference Plane ed impostata la vista è possibile visualizzare la sezione della nuvola di punti secondo due modalità: 5.a Tools > Cut Plane > View Half-Space. Viene visualizzato tutto ciò che sta al di sotto (o al di sopra) del piano di sezione. Se risultasse necessario guardare dalla parte opposta è possibile modificare il verso della normale del piano (che indica appunto il suo orientamento) invertendo tutti i segni in Tools > Reference Plane > Edit Active Plane > Plane Normal. 5.b Tools > Cut Plane > View Slice. Vengono visualizzati soltanto i punti appartenenti ad un ristretto intervallo in prossimità del Cut Plane. Tale intervallo può essere modificato da Tools > Cut Plane > Set Slice Thickness. E possibile ribattere i punti di tale sezione direttamente in Cyclone, selezionandoli in Multi-Pick Mode e Create Object > From Pick Points > Polyline. Tale polilinea può essere esportata in un file.dxf ed elaborata in Autocad o Rhinoceros, con l unica accortezza di schiacciare la polilinea su un unico piano.

51 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.a Tools > Cut Plane > View Half-Space. Viene visualizzato tutto ciò che sta al di sotto (o al di sopra) del piano di sezione.

52 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.a Tools > Cut Plane > View Half-Space. Viene visualizzato tutto ciò che sta al di sotto (o al di sopra) del piano di sezione.

53 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.a Tools > Cut Plane > View Half-Space. Viene visualizzato tutto ciò che sta al di sotto (o al di sopra) del piano di sezione.

54 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.b Tools > Cut Plane > View Slice. Vengono visualizzati soltanto i punti appartenenti ad un ristretto intervallo in prossimità del Cut Plane.

55 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.b Tools > Cut Plane > View Slice. Vengono visualizzati soltanto i punti appartenenti ad un ristretto intervallo in prossimità del Cut Plane.

56 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.b Tools > Cut Plane > View Slice. L intervallo può essere modificato da Tools > Cut Plane > Set Slice Thickness.

57 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 5.b Tools > Cut Plane > View Slice. L intervallo può essere modificato da Tools > Cut Plane > Set Slice Thickness.

58 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 6. E possibile produrre uno screenshot da File > Snapshot. Si apre una prima finestra di dialogo in cui inserire il nome dello screenshot e selezionare il formato del file. Dando conferma si apre una seconda finestra di dialogo in cui è possibile impostare l output image width. Alla voce Anti-aliasing Quality selezionare None.

59 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Per ottenere screenshot di prospetti e sezioni verticali è necessario ruotare di 90 i piani di riferimento e di taglio intorno agli assi di riferimento. La procedura generale è analoga a quella per la realizzazione delle piante. L unica differenza sta nella modalità di posizionamento iniziale del Reference Plane.

60 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 7. Tools > Reference Plane > Add/Edit Reference Planes. Si apre una finestra in cui è possibile copiare un Reference Plane esistente ( Copy Reference Plane ), rendere attivo un Reference Plane ( Set Active Reference Plane ), eliminare un Reference Plane ( Delete Reference Plane ), gestire l ordine dei Reference Planes, renderli visibili o non visibili e modificarne il nome ed il colore.

61 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Per ogni sezione è consigliabile impostare un nuovo Reference Plane, in modo da aver sempre a disposizione tutti i piani utilizzati.

62 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 8. A partire da un piano orizzontale in vista zenitale selezionare un punto di cerniera rispetto al quale far ruotare il suo sistema di riferimento. Tools > Reference Plane > Set Plane Origin at Pick Point.

63 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 9. Tools > Reference Plane > Rotate e ruotare il piano nella posizione scelta per la sezione.

64 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 9. Tools > Reference Plane > Rotate e ruotare il piano nella posizione scelta per la sezione.

65 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 10. Tools > Reference Plane > Align View to Active Plane.

66 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 10. Tools > Reference Plane > Align View to Active Plane.

67 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 11. Per ottenere una sezione verticale è necessario ruotare il punto di vista da Viewpoint > Move Viewpoint > Down e nuovamente il Reference Plane da Tools > Reference Plane > Set to Viewpoint.

68 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 11. Per ottenere una sezione verticale è necessario ruotare il punto di vista da Viewpoint > Move Viewpoint > Down e nuovamente il Reference Plane da Tools > Reference Plane > Set to Viewpoint.

69 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 11. Per ottenere una sezione verticale è necessario ruotare il punto di vista da Viewpoint > Move Viewpoint > Down e nuovamente il Reference Plane da Tools > Reference Plane > Set to Viewpoint.

70 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT 12. A questo punto è possibile associare un Cut Plane e procedere alla produzione di screenshot come illustrato per le piante.

71 LAVORAZIONE INTERFACCIA DEL SOFTWARE 2D Drawing Mode Ad/Edit Reference Plane Show Activ Ref Plane Edit Activ Ref Plane Align Viewpoint to Active Ref Plane Set Ref Plane to View Point Set Ref Plane to UCS Set Ref Plane to X-Y Plane Set Ref Plane to X-Z Plane Set Ref Plane to Y-Z Plane Set Ref Plane on Object Set Plane Origin at Pick Point Pan Ref Plane Rotate Ref Plane Tilt Ref Plane Raise/Lower Ref Plane Add/Edit Cutplanes Set Cutplane on Object Set Cutplane from Active Ref Plane Raise Active Cutplane Lower Active Cutplane Set Cutplane Offset View Half-Space View Slice Set Slice Thickness

72 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Per produrre screenshot di qualità è utile impostare alcune caratteristiche della nuvola di punti. In particolare è necessario settare correttamente il numero di punti caricato e visualizzato dal computer.

73 LAVORAZIONE PRODUZIONE DI SCREENSHOT Per produrre screenshot di qualità è utile impostare alcune caratteristiche della nuvola di punti. In particolare è necessario settare correttamente il numero di punti caricato e visualizzato dal computer.