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Sean Higgins 2020年10月28日 1 min read

NavVis VLX 是首款能够生成测绘级别数据质量的可穿戴式扫描仪

是什么将 NavVis VLX 与其它竞争解决方案区别开来?我们采访了 NavVis 的扫描和视觉主管 Stefan Romberg,以了解详情。

是什么将 NavVis VLX 与其它竞争解决方案区别开来?我们采访了 NavVis 的扫描和视觉主管 Stefan Romberg,以了解详情。

可穿戴式移动扫描系统为建立文件工作流程提供了很多具有竞争力的优势。但是,当早期的解决方案产生的数据质量不佳时,许多专业人士认为该技术尚未成熟,不足以用于日常的测绘工作。

NavVis 旨意通过 NavVis VLX 的发布来改变他们的想法。这款可穿戴式移动扫描仪承诺灵活且高效,同时与 NavVis M6(公司另一款广受好评的带轮式系统)拥有同样的高数据质量标准。

除了独特的外形, 还有什么使 NavVis VLX 与其他竞争解决方案不同呢?NavVis 声称其数据符合激光扫描专业人员的高精度和高数据质量要求的底气从何而来?我们采访了 NavVis 的扫描和视觉主管 Stefan Romberg,以了解详情。

 

专注于精度

Romberg 说,最重要的因素是 “NavVis VLX 的设计将精度放在所有其他因素之上。”他强调,尽管该设备灵活、紧凑、舒适、高效且易于使用,NavVis 为确保这些优点不妨碍点云的精度做足了功课。

他说:“在开发过程中,每个团队都拥有生产高精度点云的终极使命。”“这在硬件设计、工作流程、甚至软件方面都能体现出来。”

“NavVis VLX 的设计将精度置于其他所有因素之上。”

 

硬件设计

让我们从设备本身开始看,它包括了许多小的硬件细节,这些细节组合起来使它成为一个更精准的扫描仪。

为了说明这一点,Romberg 提到了其中的一个例子。他说:“NavVis VLX 在接头处可以折叠成一个紧凑的、可打包的尺寸。”“在设计这个细节时,设计和工程团队注重于其方便性以及与其他部分的配合等因素,但又不影响牢固性和刚度。”

他解释说,该团队通过这一设计确保了该设备在使用时可以保持稳定并呈现出最小的弯曲。这在捕捉过程中稳定了传感器,从而减少了误差,有助于产生更高质量的点云。

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控制点功能

NavVis VLX 为不带轮的移动扫描仪提供了一个独特的功能:它可以在扫描过程中捕获控制点,以提高数据的准确性。这个功能通常对较小范围的扫描来说没有必要,但在大型或复杂的资产中被证明是非常有效的,因为全局精度对移动扫描人员来说是一个挑战。

Romberg 说,这在两个方面提高了你的数据精度。首先,当你在现场时,它可以验证数据质量。当你用该设备捕获一点时,电脑显示屏将显示你的扫描仪坐标和控制点坐标之间的差异。你可以看到在捕捉过程中是否出现了问题,并根据需要进行纠正。

其次,控制点功能通过减少移动扫描仪中对 SLAM 技术具有挑战性应用的误差积累来提高精度。比方说,你要扫描一条长长的走廊,你想获得最小的漂移误差。在走廊的两端放置预先测量好的控制点,当你通过时,点击设备记录下这些控制点。在处理阶段,NavVis 软件将使用它们作为参考,并纠正点云中的错误,以提高您的绝对精度。

注意:如果你需要快速了解 SLAM 技术——也就是同步定位与地图构建技术——请查看我们的讲解。它包括对该技术工作原理的深层解释,如不同环境会如何影响移动扫描的精度,以及哪些做法可以确保最佳结果。

 

SLAM 算法

NavVis VLX 的数据处理方案甚至也是为了最大限度地提高精度。

让我们先介绍一下背景。一个 SLAM 移动扫描设备有多种处理点云的方式。首先,它可以在捕获过程中在设备本身确定最终点云。优点:一旦你完成扫描,数据也准备好了。缺点:处理过程是以速度为基准,而不是精度。

“当把运行数字计算质量设置为最高质量时,NavVis VLX 生成的点云精度足以让任何客户满意。”

SLAM 设备还可以在扫描后对数据进行最终处理,在设备本身或在回到办公室后用更强大的电脑处理数据。优点:机器有更多的时间(通常也有更多的电源)来工作,也能产生更高精度的点云。缺点:速度比较慢。

Romberg 说,“我们为客户结合了这两种方式的优点。”在你扫描的同时,它使用设备上的处理方法,直观地反馈你的工作进展,确保你的数据既密集又全面。

一旦你回到办公室,就可以用更强大的台式电脑进行最终处理。他说:“通过以最高质量设置运行数字计算,NavVis VLX 生成的点云精度足以让任何客户满意。"

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成熟的 SLAM 技术

公司不仅是在硬件、软件和工程设计的每一个方面都注重准确性,让数据具有很高的质量,更是在 SLAM 方面积攒了的深厚经验。

Romberg 解释说,从2013年成立开始,NavVis 已经磨练了其专有的SLAM 实施。他们在受控环境中测试了该技术,并听取了客户的反馈意见。了解到了他们 SLAM 技术的弱点,并使每一代都比上一代更准确。

“我们的点云是真实世界的准确反映,这点你可以肯定。”

这项工作在2018年随着 NavVis M6 的发布得到了回报。该设备拥有四个激光扫描仪以及公司第一款具有6个自由度(6DoF)的3D SLAM 技术。它解决了早期以来一直困扰基于 SLAM 技术的移动测绘的许多挑战,并最终达到了测量人员所要求的精度。(即使在设备周围有物体移动的情况下,例如行人的走动)。

公司在开始研发 NavVis VLX 的同时,也进一步推动了3D SLAM 技术。他们对其进行了调整,使用两个多层激光传感器来平衡存储尺寸小、量大的扫描数据和极为强大的处理功能。他们对它进行了改进,以顾及到所有可能的,不同方向的运动。(“理论上,你甚至可以颠倒着使用它,” Romberg 开玩笑说,“但我们建议不要这样做。”)

总的来说:为 NavVis VLX 提供动力的 SLAM 技术功能十分强大,使点云更加精确。我们的声明已经通过对许多专业用户的评估,并在各种应用中得到了证实。

 

精密的点云处理

精度是数据质量的一个关键元素——但不是唯一的部分。这就是为什么 NavVis VLX 使用精密的后处理技术产生的点云按任何标准都是高质量的。

更深层次的解释一下,Romberg 说,NavVis 的解决方案通过一个他们名为点云融合的过程来运行数据。它使用一系列的过滤器来处理和校正点云,根据角度、信号强度等属性对每个点进行不同的处理。最终的数据显示的表面拥有更多细节,纹理和颜色更加逼真,且没有移动物体的“鬼影”。它甚至表现出比激光传感器规格更高的精度。

“在这个融合步骤结束时,错误的测量数据和点已经被删除,智能过滤器在保留细节的同时减少了噪点。最终,我们的点云是真实世界的准确反映,这点你可以肯定。”

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数据质量的使命

单独的一项技术或一个设计是无法让 NavVis VLX 的数据满足日常测绘需要的。它的数据质量是整个公司团队花费数年的精力学习影响数据质量的各种因素的结果,这些因素包括硬件设计、SLAM实施、软件和后处理。

Romberg 说,公司在过去7年中在户外和办公室学到的一切都用于了制造 NavVis VLX,使得数据足以满足激光扫描专业人士的苛刻要求。

Sean Higgins 是一位自由的技术写作专家,曾是贸易出版物编辑,也是户外运动爱好者。他认为清晰的、无流行语的3D技术写作是一项公共服务。