V rámci
výzkumné činnosti Katedry
speciální
geodézie a grantového projektu Studentské
grantové soutěže ČVUT č. SGS10/152/OHK1/2T/11
"Ověřování charakteristických parametrů
terestrických skenovacích systémů za
různých podmínek v oblasti inžernýrské
geodézie a stavebnictví",
jehož
řešitelem je Ing. Václav
Smítka, byl vyvinut
program průměrování
vícenásobného
skenování. Výsledkem
průměrování je
mračno bodů se sníženým šumem (podle
počtu
průměrovaných skenů). Základem vhodnosti
použití je dostatečná přesnost
nastavení směru skenování při
opakovaném skenování. Po
zkušenostech ze skenování byl program
primárně vytvořen a testován s
přístrojem Leica HDS 3000. Průměrování
neodstraní systematické chyby.
Program lze kromě
zvýšení přesnosti výsledků
použít také pro určení
směrodatných odchylek měření délky ve
vhodné konfiguraci.
Vstupem do programu jsou soubory s
mračny bodů v
textovém formátu, výsledné
(zprůměrované) mračno lze s nebo bez doplňkových
údajů uložit rovněž v textovém
formátu. Program pracuje v operačním
systému
Microsoft Windows XP a vyšším,
základní lokalizace je anglická, lze
přepnout na českou. Autorem
programu je
Martin Štroner. Výpočet je
paralelizován, lze s výhodou využít
více procesorů (logických i fyzických)
pro urychlení výpočtu.
Program lze získat zdarma -
stažení zde: ScanAveragerV241.zip.
Je vhodné si před použitím přečíst
poznámky k instalaci a
používání.
(Program je ve verzi 2.4.1, postupně byl
vylepšován algoritmus
třídění a vyhledávání
odpovídajících si bodů, v
poslední verzi bylo doplněno využití
více procesorů (2.3.1) a načítání a průměrování intenzit (2.4.1)).
Po spuštění
programu se zobrazí
hlavní okno. Nejprve je vhodné zvolit jazyk pro
komunikaci, implicitně se zobrazí angličtina, v
pravém horním rohu lze přepnout na
další jazyky dostupné v
adresáři programu. Je k dispozici česká
lokalizace v balíku CZ.pck. Pak se vyberou soubory s
jednotlivými skeny (tlačítko Vybrat soubory,
jména s cestou se zobrazí ve
formuláři), data se načtou do paměti (Načíst
data). Po načtení se v Protokolu ukáže statistika
souborů. Obdobná informace je umístěna ve
stromové struktuře na pravé straně. Průběžně se v
levém dolním rohu zobrazují informace
o činnosti prováděné programem.
V sekci nastavení se
určují parametry výpočtu. Svislý a
vodorovný úhlový krok a
maximální délkový
rozdíl určují interval, uvnitř kterého
jsou nejbližší body
pokládány za identické. Při
průměrování jsou dále
posuzovány opravy délek, pokud je překročena
hodnota zadané maximální opravy
délky, měření je z výpočtu vyloučeno.
Pro odhad nastavení předchozích hodnot se použije
tlačítko "Vypočítat úhlové
kroky", které pro zadaný počet (10, 100, 5000,
1000) náhodně vybraných bodů určí
vzdálenosti od nejbližšího souseda a
navrhne hodnotu úhlových kroků. V protokolu jsou
zobrazeny další doprovodné informace.
Desetinný oddělovač je pro
načtení souborů i export. Nastavení počet
použitých procesorů lze použít
příslušným způsobem, je
zjištěno, že využití více než
tří procesorů již nepřináší
další úsporu času
(zpracování dvou skenů o cca 2 mil. bodů na
notebooku s processorem Core i5: 1 procesor: 6 min 18 s, 2 procesory: 3
min 30 s, 3 procesory: 3 min 02 s, 4 procesory: 2 min 58 s). Implicitně
se nastaví maximální
dostupný počet.
Při
ukládání souborů lze uložit pouze
body, které vznikly způměrováním
minimálního zvoleného počtu bodů.
Hlavní
okno programu:
Výpočet
úhlových kroků:
Uložení výsledků a formáty:
Průběh
výpočtu:
Jednotlivá tlačítka:
Vybrat soubory:
spouští standardní MS Windows dialog
pro
otevření textových souborů se souřadnicemi.
Soubory se vybírají najednou,
podržením klávesy Shift nebo CTRL. Načíst data:
provede načtení dat do paměti a jejich
předtřídění pro
vyhledávání. Tlačítka jsou dvě, levé
načítá pouze souřadnice XYZ, pravé
souřadnice a intenzitu XYZI. Protokol:
Zobrazení aktuálního protokolu. Vypočítat
úhlové kroky: Výpočet
úhlových kroků, které tvoří
omezení identičnosti bodů. Výpočet:
Provede se výpočet. Výsledky:
Zobrazí dialog pro uložení výsledků.
Vstupní
soubory
Vstupní soubor obsahuje souřadnice
bodů vždy v pořadí X, Y, Z. Pokud se načítají
také intenzity, očekává se čtvrtý sloupec.
Využitelným vstupem je soubor *.pts.
Výpočet je
prováděn v několika krocích,
základním a nutným předpokladem pro
úspěšný výpočet je
průměrování měřených souřadnic v
soustavě skeneru, tj. s počátkem souřadnicové
soustavy ve skeneru, tj. NETRANSFORMOVANÁ data.
Publikace popisující práci programu a
jeho přínos k přesnosti měření je
připravována ([1]).
Výstupní
protokol
(Směrodatné odchylky uváděné v
protokolu popisují odhad přesnosti jednoho
měření.)
------------------------------------------------------------------------------- Charakteristiky
přesnosti výsledků:
Maximální, minimální and
průměrné hodnoty směrodatných odchylek a počtu
bodů:
[1] Štroner, M. -
Smítka, V.: Zvýšení
přesnosti průměrováním opakovaných
skenování. (v přípravě). [2] Smítka, V. - Štroner, M.: Možnosti
zpřesnění měření terestrických 3D skenerů. In:
Aktuální problémy inženýrské
geodézie 2011. Praha: Český svaz geodetů a kartografů,
2011, díl 1, s. 33-40. ISBN 978-80-02-02284-8. [3] Štroner, M. - Smítka, V.: Increasing
the Accuracy by Averaging Multiple Scans (Software ScanAverager
v2.3.1). In: Ingeo 2011. Zagreb: University of Zagreb, Faculty of
Geodesy, 2011, vol. 1, p. 51-58. ISBN 978-953-6082-15-5.
Poznámky
k instalaci
Program není třeba instalovat, postačí
rozbalit z
archivu "ScanAveragerV241.zip" do libovolného
adresáře
soubory. V archivu jsou přiloženy tři testovací soubory a český jazykový balíček.
Poznámky
k používání
1. Testováno bylo průměrování až dvou
souborů o počtu bodů přesahující 2 miliony.
2. Načtení dat do paměti je také velmi
náročný proces, může trvat řádově
minuty (4 soubory po 1,2 mil bodů: 48 s).
