Городские панорамы на основе данных лазерного сканирования

Существующие геоинформационные системы позволяют интегрировать данные только на плоских картах. Это:

ненагляднопользователь системы не может представить, как выглядит та или иная местность;

нефункциональноневозможно провести нужные измерения, получить информацию об объектах, не размещенных на картах.

Все это приводит к необходимости выезда и осмотра местности.

Проблема

«Ручные» 3D-моделиДостаточно давно предпринимаются попытки «ручного» создания моделей городов. Такой подход упирается в экономическую неэффективность. Для построения модели и ее обновления требуется много времени, а большая доля ручного труда приводит к высокой себестоимости.ФотографииСуществующие панорамы (например, у Яндекса) представляют собой двухмерную картинку, из которой невозможно получить координаты объектов либо какую-то иную географическую информацию. Равно как и нельзя внедрить в эту панораму новый объект.

Попытки решения

Трехмерные панорамы – это результат объединения фотографической основы и трехмерной модели. В отличие от простых панорам они имеют «глубину», т.е. для каждого объекта, изображенного на них, для каждого пикселя известны географические координаты (долгота, широта и высота). Это позволяет выводить информацию об объектах на фотографии, проводить по ней любые измерения, дополнять панорамы новыми сущностями.

Трехмерные панорамы на основе данных лазерного сканирования

Для создания трехмерных панорам используется специальная аппаратная платформа, состоящая из устройств позиционирования, круговых фотокамер и лазерных измерителей. Платформа устанавливается на автомобиль, который объезжает улицы города со скоростью 40-60 км/ч. Круговые камеры несколько раз в секунду производят съемку местности, а лазерные датчики с частотой в десятки или сотни тысяч измерении в секунду определяют расстояния до объектов.

Как создаютсятрехмерные панорамы

В результате работы мобильной платформы получаются наборы плоских фотографий и облаков точек – множества измерений расстояний лазерами. Специальные программы постобработки склеивают фотографии в панорамы, строят к ним на основании облаков точек буферы глубины и создают полигональную модель.

Постобработкаданных

Склеенные круговые панорамные фотографии являются привычным пользователю инструментом осмотра местности. Они позволяют достоверно передать городское окружение со всеми необходимыми деталями

Панорамные фотографии

Реальные фотопанорамы города Троицк, Московская область. Съемка проведена нашей компанией летом 2012 г.

Буфер глубины – база данных удаленности точек пространства от наблюдателя. Схематично ее можно представить так. Чем светлее точка, тем ближе она к наблюдателю.

Буферы глубин

Пример буфера глубины, построенного по данным съемки города Троицк

Для расчета видимой картинки из разных точек строится трехмерная модель. Всё пространство аппроксимируется набором треугольников с плоскими фототекстурами, каждый из которых с некоторой погрешностью приближает плоскую поверхность реального объекта. Число треугольников в модели, можно задавать. Чем больше треугольников, тем точнее модель, но тем сложнее передавать сведения о ней и ее обрабатывать.

Полигональная модель

Пример полигональной модели, построенной по данным съемки города Троицк

В результат съемки и обработки данных мы имеем визуально достоверные панорамы, с которыми можем производить самые разные операции. Например, автоматически, без ручного труда дизайнера размещать рекламу на поверхностях зданий, проводить измерения линейных размеров или даже внедрять в фотографию новые объекты.

Результат

Скриншот работающего прототипа с показанными функциями измерения высоты, наложением рекламы на вывеску магазина и внедрением движущегося объекта (человек за белой машиной)

Все обработанные данные хранятся в облаке. Для разработчиков конечно программных продуктов облако предоставляет API со следующими функциями:

получение панорамы по координатамполучение координаты конкретного пикселя панорамы

вывод информации об объекте на панораме

измерение расстояний и площадей по точкам панорамы

установка флажка на панораму

дополнение панорамы kml-моделью

Функциональность облака для разработчиков конечных решений

Картографические сервисы трехмерные панорамы позволяют не только отображать окружающую реальность на экране компьютера и планшета, но и дополнять ее подробной информацией о видимых на фотографиях объектах.

Социальные сети представьте, что виртуальное пространство города населено вполне реальными людьми, которые чекинятся , оставляют свои комментарии о конкретных местах, просто встречаются вам по пути. И все это в рамках существующей трехмерной реальности!

Практическое применение

Туристические порталы бумажные схемы достопримечательностей уходят в прошлое. Теперь вся информация об окружающих объектах отображается прямо на экране планшетника. Достаточно поднять его и навести на здание.

Сервисы подбора недвижимостипри выборе новой квартиры или дома очень важно, в каком окружении они находятся. Достаточно ли чистый двор, в каком состоянии детская площадка, нет ли рядом свалок мусора. В рамках трехмерных реалистичных моделей можно не только осмотреть район, но и непосредственно на фотографии здания выбрать понравившиеся квартиры.

Практическое применение

Системы мониторинга и управления чтобы быстро принимать решения в чрезвычайных ситуациях, надо владеть наиболее полной информацией. Трехмерные панорамы позволяют, не вставая с места, сориентироваться на местности по снимкам, получить точные картографические и геометрические данные, необходимые размеры зданий и объектов.

Навигация по торговым центрамориентироваться в современных торговых центрах – очень непростая задача. На помощь придет обычный смартфон, если, конечно, на нем установлено приложения с трехмерными панорамами.

Практическое применение

Олег Ильичев, генеральный директор, совладелец. +7 (916) 659-61-91, ilyichev@helgilab.ru

Сергей Геворков, совладелец. +7 (903) 721-07-53, gevorkov@helgilab.ru

Контакты

Больше информации на www.helgilab.ru