LiDAR-pistepilvivisualisointi
Kiiskinen, Mauno (2021)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202105097894
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202105097894
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä kommunikoitiin 2D LiDAR-laitteelle ja kerättiin sen avulla dataa ympäristöstä. Työssä esitellään tekniikat saadun LiDAR-datan purkamiseen ja sen käsittelyyn, jotta saadut etäisyydet voidaan muuntaa yhtenäiseen koordinaatistoon.
LiDAR on valopulssien avulla toimiva laite, joka kerää ympäristöstä dataa mittaamalla ajan valopulssien lähettämisen ja palaamisen välillä. LiDAR-laitteita käytetään monien eri alojen kehittämiseen esim. robotiikassa ja maanmittauksessa, jossa halutaan mitata etäisyyksiä tarkoilla tuloksilla.
Pistepilvi on kokoelma pisteitä, jotka ovat kerätty yhtenäiseen koordinaatistoon. Pistepilvien avulla kuvataan esineitä ja muotoja 3D-tilassa pisteiden avulla. Pisteet muodostavat yhdessä esineiden tai muotojen pinnat, jotka voivat olla hyödyllisiä tietoja monien eri alojen käyttötarkoituksissa, esim. rakennusalalla, missä pistepilvistä voidaan muodostaa 3D-malleja tuotteista.
LiDAR-laite yhdistettiin VR-laitteistoon, jonka avulla mahdollistettiin 3D-pistepilvien muodostaminen ilman ulkopuolisia moottoreita. Dataa visualisoitiin Unity3D-pelimoottorissa muodostamalla siitä mesh-objekti, jonka verteksit vastaavat LiDAR-laitteistolta muodostettua pistepilvidataa. Visualisointiin käytettiin partikkelimateriaalia, jonka avulla voitiin antaa eri väriarvo jokaiselle mesh-objektin verteksille.
Työtä on mahdollista jatkokehittää luomalla geneerinen LiDAR-kommunikointiohjelmisto, jolloin LiDAR-laitteistoa on mahdollista vaihtaa helpommin ilman muutoksia ohjelmistokoodiin. Datastruktuurien avulla opinnäytetyön lopputulosta voidaan optimoida toimimaan tehokkaammin realiajassa päivitettävien mesh-objektien kanssa. The objective of this Barchelor’s thesis was to communicate to a 2D LiDAR device and use it to collect data from the environment. This thesis presents techniques for encoding and decoding the obtained LiDAR data in order to read the data and transform it in a unified coordinate system.
LiDAR is a device that uses light pulses to collect data from the environment by measuring the time between the transmission and return of light pulses. LiDAR devices are used for the development of many different fields, such as robotics and surveying, where it is desired to measure distances with accurate results.
A point cloud is a collection of points collected in a unified coordinate system. Point clouds are used to visualize objects and shapes in 3D using points. The points form the surfaces of objects and shapes, which can be useful information in for many different applications, such as construction, where point clouds can be used to form 3D models of the products.
LiDAR was connected to VR equipment, which allowed the creation of 3D point clouds without external motors. The data can be visualized in the Unity3D engine by forming a mesh with vertices correspond to the point cloud data generated from the LiDAR device. Particle material was used for visualization, which allowed a different color value to be assigned to each vertex of the mesh object.
It is possible to further develop the thesis by creating a generic LiDAR communication software, which makes it possible to change the LiDAR device more easily without changes to the software code. With the help of data structures, the outcome of the thesis can be optimized to work more efficiently with mesh objects that can be updated in real time.
LiDAR on valopulssien avulla toimiva laite, joka kerää ympäristöstä dataa mittaamalla ajan valopulssien lähettämisen ja palaamisen välillä. LiDAR-laitteita käytetään monien eri alojen kehittämiseen esim. robotiikassa ja maanmittauksessa, jossa halutaan mitata etäisyyksiä tarkoilla tuloksilla.
Pistepilvi on kokoelma pisteitä, jotka ovat kerätty yhtenäiseen koordinaatistoon. Pistepilvien avulla kuvataan esineitä ja muotoja 3D-tilassa pisteiden avulla. Pisteet muodostavat yhdessä esineiden tai muotojen pinnat, jotka voivat olla hyödyllisiä tietoja monien eri alojen käyttötarkoituksissa, esim. rakennusalalla, missä pistepilvistä voidaan muodostaa 3D-malleja tuotteista.
LiDAR-laite yhdistettiin VR-laitteistoon, jonka avulla mahdollistettiin 3D-pistepilvien muodostaminen ilman ulkopuolisia moottoreita. Dataa visualisoitiin Unity3D-pelimoottorissa muodostamalla siitä mesh-objekti, jonka verteksit vastaavat LiDAR-laitteistolta muodostettua pistepilvidataa. Visualisointiin käytettiin partikkelimateriaalia, jonka avulla voitiin antaa eri väriarvo jokaiselle mesh-objektin verteksille.
Työtä on mahdollista jatkokehittää luomalla geneerinen LiDAR-kommunikointiohjelmisto, jolloin LiDAR-laitteistoa on mahdollista vaihtaa helpommin ilman muutoksia ohjelmistokoodiin. Datastruktuurien avulla opinnäytetyön lopputulosta voidaan optimoida toimimaan tehokkaammin realiajassa päivitettävien mesh-objektien kanssa.
LiDAR is a device that uses light pulses to collect data from the environment by measuring the time between the transmission and return of light pulses. LiDAR devices are used for the development of many different fields, such as robotics and surveying, where it is desired to measure distances with accurate results.
A point cloud is a collection of points collected in a unified coordinate system. Point clouds are used to visualize objects and shapes in 3D using points. The points form the surfaces of objects and shapes, which can be useful information in for many different applications, such as construction, where point clouds can be used to form 3D models of the products.
LiDAR was connected to VR equipment, which allowed the creation of 3D point clouds without external motors. The data can be visualized in the Unity3D engine by forming a mesh with vertices correspond to the point cloud data generated from the LiDAR device. Particle material was used for visualization, which allowed a different color value to be assigned to each vertex of the mesh object.
It is possible to further develop the thesis by creating a generic LiDAR communication software, which makes it possible to change the LiDAR device more easily without changes to the software code. With the help of data structures, the outcome of the thesis can be optimized to work more efficiently with mesh objects that can be updated in real time.