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纪明汝:从三维现实到三维实景 LiDAR又一片蓝海

3sNews讯2013-05-17 16:21:16

摘要: 5月15日,北京国家会议中心,由3sNews主办的2013地理信息开发者大会(WGDC2013)在此隆重开幕。作为业界最具规模、最具实战性的顶级开发者盛会,本次大会吸引了行业内外的关注,大家齐聚一堂,共同探讨地理信息产业的跨界话题。

  3sNews讯 5月15日,北京国家会议中心,由3sNews主办的2013地理信息开发者大会(WGDC2013)在此隆重开幕。作为业界最具规模、最具实战性的顶级开发者盛会,本次大会吸引了行业内外的关注,大家齐聚一堂,共同探讨地理信息产业的跨界话题。

  在5月16日的大会“三维实景”分论坛上,北京拓维思科技有限公司副总经理纪明汝发表了题为《从三维现实到三维实景,激光雷达(LiDAR)又一片蓝海》的演讲。

纪明汝:从三维现实到三维实景 LiDAR又一片蓝海
北京拓维思科技有限公司副总经理 纪明汝 

  以下为演讲实录:

  纪明汝:大家下午好!今天这个会是我第二次参加,相比去年的会我觉得有两个最大的不同。第一,人比去年多得多得了,去年这个时候基本上人走的差不多了。第二点,今年谈激光雷达谈的比较多了,今年靠边的全在讲雷达。对于我来说主要是做激光雷达,但是给别人介绍的时候,往往需要做的就是科普,什么是激光雷达,激光雷达能做什么?目前看今天这个场合不需要做过多的解释了,所以我PPT里面很多的东西写的多余了,大概过一下就可以了。

  激光雷达实际上是对目前测绘也好,数据采集也好革命性的技术。把我们从单点测绘,直接转换获取三维数据,把单点测绘更新为大量成几十万、几百万的点获取三维坐标点,采取这种非主动式快速获取海量三维空间坐标。

  目前激光雷达刚才很多嘉宾谈到,有机载的,有车载的有地面的。机载的获取建筑物信息,车载获取建筑物地面信息,地面更加精细。同时对于激光雷达来讲目前大部分的应用,或者目前我们应用主要是获取坐标信息,实际上有很多信息,包括深度影像,我们说的三维数据坐标值,强度影像,激光作为数据代替,或者探测媒体,有反射的强度值,通过这个强度值有更多应用探取更多数据。

  通过影像的融合,刚才很多嘉宾讲过了,实际上LiDAR是我们做三维的主架,影像是它的一个外衣。这是一张LiDAR点云与影像的对比。LiDAR直接获取你是多少个坐标,多少个高层,我直接获取的就是你实际的信息。激光雷达是明确获取三维坐标,或者获得海量三维坐标的技术。

  激光雷达几个特点就是高密度,精度比较高,它的精度可以达到亚毫米级,我们大家提到雾霾天拍不了三维实景,但是LiDAR可以,因为它是主动式的探测源,获取反射强度可以获取波值。对于激光雷达来讲为什么说它是一种革命?它可以提高两个事情,就是提高三维空间直接测量的自动化处理效果。我们需要一年生产的三维数字城市,现在我们可能只要一个月扫描处理出模型,不需要做匹配,不需要解析,直接就是三维坐标。因此我今天的演讲题目就是从三维直接到三维,省去从二维到三维,再匹配三维的过程。

  对于激光雷达大家认识上可能比较陌生,在经济学或者市场学领域有一个著名的理论,就是红海和蓝海这样一个市场。对于红海来讲是竞争比较激烈,比较成熟的市场,目前街景进入白热化竞争。LiDAR是一个革命,目前对它来讲是一片蓝海。

  对于拓维思做什么?发挥LiDAR直接三维坐标或者自动化处理的效果。我们从直接获取三维激光扫描工具,通过原始点云我们判断这个房屋的屋顶、窗户、门、墙,直接做数据化的分割,这是我们第一步处理,出建筑物的事实物模型,根据采集的影像贴纹理形成高精度的三维模型,整个操作是自动化处理。这个也是拓维思实现的软件产品,利用激光点云处理和三维建模平台,融合激光点云数据,融合二维影像,出OBG、3DS直接出,你需要做修改需要做渲染,在3GMas来做,因此大家提到对三维测绘,或者三维数字城市是一片巨大的蓝海市场应用。

  实际上LiDAR可以做的事情很多,包括通过LiDAR直接出DSM,我不需要二为影像匹配做出高清模型。对于我们做实际工程,直接用激光点云扫描,与数据匹配就可以测试它的精度,直接做三维数字城市。实际上LiDAR做的事情更多,包括做电力巡线。2008年冻雨造成大规模停电,就是因为高压输电线路附冰,倒塌,用LiDAR扫描一遍,与我们实际运行的,生成报告提供给电网管理部门进行排除隐患作业。

  可以做交通,这是在欧洲一个实际的项目,我们看到一辆车,这个车开在路轨,但是路轨装了扫描仪,第一路轨的平整程度,第二扫描路轨两边危险目标物,这些树木倒塌有没有可能砸到我们铁轨,这需要道路两边做路标三维坐标值,通过这个做风险检测。

  同时还有像我们滑坡监测,地质灾害,我们做土方工程进行监测。我们直接把三维扫描仪假设在我们监测的区域上,设计好我们监测的趋于,通过系统算出变化量,变化的位置,具体多少,在上方直接获取的三维激光点云数据,现在展示的是监测的目标,下方直接结算出变化的部分。同时计算变化的体积,体积比上一次的增加量,这个可以用到的地方很多,做电厂的盘煤,做体积计算,做滑坡区域,危险区域监测识别。

  同时激光雷达目前在工业领域应用的比较广泛。这是我们做的一个实际的案例,用激光雷达扫描我们石油石化产区获得原始的数据,同时拍摄厂区的照片,通过这个技术,我不需要用激光雷达扫描仪和我们相机做标定,你扫描完用手机数码相机拍照片,我们就可以直接做成有颜色点云的匹配。同时对于地面激光扫描来讲,目前现有的做法,寻找点做拼接做匹配我们不需要,我们通过面自动化匹配,完成拼接。这是跟扫描结果做完的工业三维模型。这是油罐,它的高度,拍摄的照片,最后生成三维模型。LiDAR在国内用的比较多的领域是文物保护,故宫被扫了三遍了,对于这些文物保护的单位它需要扫描获取它的激光点云,直接分档,一旦发生文物破损,或者我直接调取我的原始数据进行修补和完善。这是三维分档,目前在服务保护,刑侦、事故快速处理都开始应用三维激光扫描。

  还有一个领域就是安全监控。我不知道大家可能对前一段时候谷歌自动驾驶的车辆有没有了解,它怎么实现对于前方车辆自动的监测,距离的监测。实际上我们自动驾驶车辆的照片,看它车顶上假什么设备,那个设备就是高速三维激光扫描仪,对周围进行扫描,监测我与周边车辆距离完成我的车辆速度控制。这是我们做的测试,我们放在地面,实时扫描监测我在地面行人具体位置和行动轨迹。对比摄像头监控有什么优势?

  第一我可以直接确定每个监测物具体的地理位置。

  第二我可以分析行人的行为模式。这个人突然加速在跑,我可以设定进行捕捉。

  同时我可以过滤,把开车的骑自行车的全部过滤掉,我只监测行人。

  最后刚才说我报告很简短,最后我们希望激光雷达要想得到广泛应用,离不开我们硬件厂家的支持。只有硬件和软件结合在一起,才能将这个行业发扬光大。我们感谢我们国内已经有激光雷达扫描仪的厂家,只有将激光雷达设备软件国产化,才可以让它的价格更便宜,我们使用单位才可以买得起。我们现在找到的激光雷达设备全部进口,价格在一百万左右。我们希望这个价格下降,同时性能稳定,激光雷达是外用设备,皮实耐用我们愿意使用,操作简便,外界人员不需要太多专业的技术就可以使用。希望自动化处理建模,可以做分析应用,最后我们目标就是激光雷达孩子都会使,同时人手一台,谢谢大家。

  (以上报告内容为现场速记,未经本人审核)

[责任编辑:韩凡]
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