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mercoledì 1 marzo 2023

Change detection con Open3D su nuvole di punti

Anche la libreria Open3D ha una funzione che permette di calcolare la distanza tra due nuvole di punti anche se non e' esplicitato l'algoritmo (inoltre per i punti in cui non c'e' sovrapposizione immediata il codice del precedente post riporta NaN mentre qui un valore di distanza viene sempre proposto. Inoltre la matrice delle distanze contiene solo valori positivi



I risultati mi sembrano migliori quelli dell'algoritmo del precedente post

import numpy as np
import laspy as lp
import open3d as o3d

p2019= lp.read("2019.las")

points_2019 = np.vstack((p2019.x, p2019.y, p2019.z)).transpose()
#colors_2019 = np.vstack((p2019.red, p2019.green,p2019.blue)).transpose()

pcd2019 = o3d.geometry.PointCloud()
pcd2019.points = o3d.utility.Vector3dVector(points_2019)
#pcd2019.colors = o3d.utility.Vector3dVector(colors_2019 / 65535)


p2022 = lp.read("2022.las")

points_2022 = np.vstack((p2022.x, p2022.y, p2022.z)).transpose()
#colors_2022 = np.vstack((p2022.red, p2022.green,p2022.blue)).transpose()

pcd2022 = o3d.geometry.PointCloud()
pcd2022.points = o3d.utility.Vector3dVector(points_2022)
distance=pcd2019.compute_point_cloud_distance(pcd2022)

rows, columns = points_2019.shape

reds = np.empty(rows)
blues = np.empty(rows)
greens = np.empty(rows)


for i in range(0,rows):
#print(t)
if (distance[i]< -1.5):
Red = 255
Green = 0
Blue = 0

if ((distance[i]>=-1.5) and (distance[i]<=-0.75)):
Red = 255
Green = 255
Blue = 0

if ((distance[i]>=-0.75) and (distance[i]<=0.75)):
Red = 0
Green = 255
Blue = 0
if ((distance[i]>=0.75) and (distance[i]<=1.5)):
Red = 0
Green = 255
Blue = 255

if (distance[i]> 1.5):
Red = 0
Green = 0
Blue = 255
if (distance[i]> 10):
Red = 0
Green = 0
Blue = 0

if (distance[i]< 10):
Red = 0
Green = 0
Blue = 0

reds[i]= Red
greens[i]= Green
blues[i]=Blue

header = lp.LasHeader(point_format=3, version="1.2")
las = lp.LasData(header)

las.x = points_2019[:,0]
las.y = points_2019[:,1]
las.z = points_2019[:,2]
las.red = reds[:]
las.blue = blues[:]
las.green = greens[:]
las.write("open3d_result.las")






lunedì 27 febbraio 2023

Change detection con M3C2 su nuvole di punti

L'algoritmo M3C2 viene utlizzato da Cloudcompare per effettuare il change detection ...volevo trovare una soluzione per rendere automatico il processing e la pubblicazione

Si parte da due LAS e tramite la libreria py4dgeo si ottiene un file las con i punti colorati secondo una scala colore basata sulla distanza tra i due LAS si origine



import numpy as np
import py4dgeo
import laspy
import sys
import math

py4dgeo.set_num_threads(4) # numero di threads attivi
epoch1, epoch2 = py4dgeo.read_from_las("2019.las", "2022.las")
corepoints = epoch1.cloud[::30]

m3c2 = py4dgeo.M3C2(epochs=(epoch1, epoch2),corepoints=corepoints,cyl_radii=(2.0,),normal_radii=(0.5, 1.0, 2.0),)
distances, uncertainties = m3c2.run()

dist_max = np.nanmax(distances)
dist_min = np.nanmin(distances)

reds = np.empty(corepoints.shape)
blues = np.empty(corepoints.shape)
greens = np.empty(corepoints.shape)

fattore =(dist_max-dist_min)/(dist_max+dist_min)

Red =0
Blue = 0
Green = 0
for i in range (distances.shape[0]):
if math.isnan(distances[i]):
t = 0
else:
#print(distances[i])
t = int(((distances[i]-dist_min)/(dist_max-dist_min)) * 16581375)
#print(t)

if math.isnan(t):
Blue = 0
Green = 0
Red = 0
else:
if (distances[i]< -1.5):
Red = 255
Green = 0
Blue = 0

if ((distances[i]>=-1.5) and (distances[i]<=-0.75)):
Red = 255
Green = 255
Blue = 0

if ((distances[i]>=-0.75) and (distances[i]<=0.75)):
Red = 0
Green = 255
Blue = 0
if ((distances[i]>=0.75) and (distances[i]<=1.5)):
Red = 0
Green = 255
Blue = 255

if (distances[i]> 1.5):
Red = 0
Green = 0
Blue = 255
#RGBint = t
#Red = RGBint & 255
#Blue = (RGBint >> 8) & 255
#Green = (RGBint >> 16) & 255'''



reds[i]= Red
greens[i]= Green
blues[i]=Blue

header = laspy.LasHeader(point_format=3, version="1.2")
header.add_extra_dim(laspy.ExtraBytesParams(name="distance", type=np.float32))

xmin = np.floor(np.min(corepoints[:,0]))
ymin = np.floor(np.min(corepoints[:,1]))
zmin = np.floor(np.min(corepoints[:,2]))

header.offsets = [xmin,ymin,zmin]
#header.scales = np.array([0.1, 0.1, 0.1])
las = laspy.LasData(header)

las.x = corepoints[:,0]
las.y = corepoints[:,1]
las.z = corepoints[:,2]
las.red = reds[:,0]
las.blue = blues[:,0]
las.green = greens[:,0]
las.distance = np.copy(distances)
las.write("m3c2_result.las")


#./PotreeConverter m3c2_result.las -o /var/www/html/m3c2/ --generate-page index


Per la pubblicazione su web il file viene convertito e vestito tramite PoTree 

 
  • Anders, K., Winiwarter, L., Lindenbergh, R., Williams, J. G., Vos, S. E., & Höfle, B. (2020). 4D objects-by-change: Spatiotemporal segmentation of geomorphic surface change from LiDAR time series. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 159, pp. 352-363. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2019.11.025.

  • Anders, K., Winiwarter, L., Mara, H., Lindenbergh, R., Vos, S. E., & Höfle, B. (2021). Fully automatic spatiotemporal segmentation of 3D LiDAR time series for the extraction of natural surface changes. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 173, pp. 297-308. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2021.01.015.

  • Truong, C., Oudre, L., Vayatis, N. (2018): ruptures: Change point detection in python. arXiv preprint: abs/1801.00826.

domenica 8 novembre 2020

Misurazione lunghezze ed angoli con CloudCompare

 Per misurare le lunghezze e gli angoli di una nuvola di punti su CloudCompare si clicchi sul pulsante cerchiato in rosso nell'immagine successiva


Si apre il menu

La seconda icona permette di misurare le distanze, la terza di calcolare gli angoli



martedì 17 marzo 2015

CloudCompare e Kinect

Dopo un anno e qualcosa a cercare di installare tutti i pacchetti per usare Kinect su Linux ed oggi ho scoperto che installando CloudCompare tramite ppa su Ubuntu 14.04 viene inserito anche un comodo plugin per pilotare Kinect e per ottenere direttamente la nuvola dei punti gia' registrata con l'immagine RGB


saperlo prima era qualche mal di testa di meno...

giovedì 12 marzo 2015

Fotogrammetria da terra per geologia (2)

Dopo questo post ho cercato di rendere la procedura di estrazione dei piani automatizzata ed ho trovato dentro CloudCompare un plugin denominato RANSAC Shape Detection che fa esattamente cio' (il plugin e' presente solo dalla versione 2.6.1 e si attiva solo se e' selezionato un tema di nuvola di punti)

Il programma, basato su questo articolo, estrae tutte le feature possibili dall'immagine. Nell'albero a sinistra le feature di maggior peso (per esempio i piani maggiormente rappresentativi come quello di cava) si trovano in alto per scendere al maggiore dettaglio)

Piano di faglia

Piano di faglia e fronte di cava

Come si vede dalle immagini  sono stati correttamente selezionati il piano di cava e lo specchio di faglia e il piano di stratificazione

Stratificazione

martedì 22 aprile 2014

PointCloud e Mesh con CloudCompare e Meshlab

Una volta acquisita una nuvola di punti con Kinect e' necessario processarla per ripulire i dati anomali e passare da una nuvola di punti (PointCloud) ad una superficie (Mesh)
Sono disponibili un paio di software OpenSource

Il primo e' CloudCompare (disponibile per vari OS)

Ricostruzione  della superficie con CloudCompare

La superficie reale scansionata

Per la versione Ubuntu si installa mediante PPA con la seguente procedura
sudo add-apt-repository ppa:romain-janvier/cloudcompare
apt-get update
apt-get cloudcompare

vengono installati due software CloudCompare (il vero e proprio software di elaborazione ed analisi.attenzione alle maiuscole!!) e ccViewer (il solo visualizzatore)

La procedura per generare una mesh da una nuvola di punti in CloudCompare prevede
dal DBTree selezionare la Cloud di interesse
Edit/Normal/Compute
Edit/Mesh/Delanauy 2D
Edit/Color
eventualmente si puo' dare smoothing con
Edit/Mesh/Smooth (Laplacian)

L'alternativa e' Meshlab che si trova direttamente nei repository
apt-get install meshlab
anche se in una versione piu' vecchia della corrispondente versione Windows

La stessa nuvola dei punti vista prima ma elaborata in Meshlav
Con Meshlab si ha a disposizione un comodo strumento di misura ma non sono mai riuscito a portare a termine la conversione di una PointCloud in una Mesh perche' il programma crasha (sembra che il numero dei punti sia troppo elevato)

In ogni caso la procedura dovrebbe essere
dal menu Filters
Sampling/Possoin Disk sampling /check Base Mesh Subsampling
Normals,Curvatures/Compute Normals for Point Sets
Point Set/Poisson Reconstruction
Cleaning and Repairing/Remove isolated Pieces (wrt face num)


Geologi

  E so anche espatriare senza praticamente toccare strada asfaltata