Tính năng hiển thị point cloud được ra mắt trên UC-win/Road từ Ver. 5.0 năm 2010. Đến hiện tại, tính năng này đã giúp liên kết point cloud với nhiều loại dữ liệu khác nhau trong không gian VR.

Cùng với việc dữ liệu point cloud của các vùng (tại Nhật Bản) được công bố đầu năm nay, dự kiến tính năng dữ liệu point cloud sẽ được sử dụng phổ biến hơn. Chuyên mục hỗ trợ lần này sẽ giới thiệu các tính năng về point cloud nâng cao đến Ver. 14.

Đọc dữ liệu điểm

Point Cloud Modeling Plugin (Plugin mô hình point cloud) cho phép người dùng import dữ liệu point cloud, hiển thị theo thời gian thực trong không gian 3D-VR. Có hai loại point cloud: loại cố định (thông thường) được quét bằng các thiết bị cố định như máy scan laser, và định dạng MMS được quét bằng hệ thống đo 3D di động MMS (Mobile Mapping System); cả 2 loại đều được UC-win/Road hỗ trợ. Do đó, ví dụ, người dùng có thể cho hiển thị cùng lúc dữ liệu dạng MMS đối với vật thể/tòa nhà ven đường, và dữ liệu bổ sung dạng cố định đối với những chỗ không thể quét bằng MMS.

Ngoài cách phân loại dữ liệu theo phương pháp quét, định dạng file được chia thành 2 loại: định dạng text như .csv, .xyz và .txt và định dạng binary như .las. Từ phiên bản 13.1.0, dữ liệu point cloud file text và file las đều có thể đọc được trên UC-win/Road.

1. Thiết lập thuộc tính dữ liệu

Trước khi import point cloud, cần thiết lập dữ liệu phù hợp với định dạng của chúng. Từ cửa sổ "Point Cloud Modeling Plug-in", nhấp vào "Settings" ở góc trên bên phải.

Cửa sổ cài đặt thuộc tính của point cloud sẽ hiện ra, cho phép điều chỉnh định dạng, hệ tọa độ, thông số màu, v.v. của point cloud.

1. Default Scanning Method (Định dạng point cloud mặc định): thiết lập định dạng point cloud là dạng cố định (Normal) hay dạng MMS.
2. Coordinate System Type (Hệ tọa độ): thiết lập loại hệ tọa độ theo quy ước tay trái (left-handed) hoặc phải (right-handed)
3. North - South (trục Bắc Nam dọc): thiết lập thứ tự của cột dữ liệu mà các giá trị tọa độ của trục bắc nam tương ứng với
4. East - West (trục Đông Tây ngang): thiết lập cột dữ liệu mà các giá trị tọa độ của trục đông tây tương ứng với
5. Height (Độ cao): thiết lập cột dữ liệu mà giá trị độ cao tương ứng với
6. Color (Red): thiết lập cột dữ liệu mà thông số R của cường độ màu đỏ tương ứng với.
7. Color (Green): thiết lập cột dữ liệu mà thông số G của cường độ màu xanh lá tương ứng với.
8. Color (Blue): thiết lập cột dữ liệu mà thông số B của cường độ màu xanh lục tương ứng với.
9. Separator (Dấu phân tách): thiết lập ký hiệu phân cách giữa các thông số dữ liệu
10. Decimal Point (Dấu thập phân): thiết lập ký tự (dấu) phân cách phần thập phân
    [Khoảng trắng ( ) / Phẩy (,) / Chấm (.) / Tab (¥t)]
11. Color strength parameter (Thang thông số cường độ màu): Đặt giá trị tối thiểu và cực đại của cường độ màu của dữ liệu point cloud (mặc định giá trị nhỏ nhất là 0, giá trị lớn nhất 255).

Ở file dữ liệu point cloud trong hình 3, ký tự phân cách dữ liệu là dấu phẩy (,) và dấu phân cách phần thập phân được biểu thị bằng dấu chấm (.). Dữ liệu point cloud biểu thị thông tin của một điểm trên một dòng, với những thông tin sau được trích xuất từ một dòng dữ liệu:

1. Giá trị tọa độ trục đông tây
2. Giá trị tọa độ trục bắc nam
3. Giá trị độ cao
4. Thông số cường độ đỏ
5. Thông số cường độ xanh lá
6. Thông số cường độ xanh lục

Loại và thứ tự thông tin chứa trong mỗi dòng phụ thuộc vào loại máy quét laser 3D và phương pháp xử lý dữ liệu quét được; thông tin có thể chứa dữ liệu không thuộc 6 mục trên hoặc thứ tự thông tin có thể khác nhau. Trong trường hợp dữ liệu định dạng text, nếu thiết lập cột dữ liệu đúng với giá trị tương ứng, các điểm sẽ ở sai vị trí hoặc tông màu sẽ không hiển thị chính xác.

Sau khi thiết lập các thuộc tính, đóng màn hình "Settings" và import dữ liệu point cloud bằng cách chọn "Open" ở góc trên bên trái của cửa sổ "Point Cloud Modeling Plugin". Người dùng có thể import một hoặc nhiều file. Nếu file point cloud định dạng .las, người dùng có thể bỏ qua các bước thiết lập thuộc tính trên và import trực tiếp.

2. Thiết lập màu sắc cho point cloud

Nếu point cloud không hiển thị màu, thông số cường độ màu trong dữ liệu có thể nằm ngoài thang thông số cài đặt. Trong trường hợp dữ liệu có chứa thông tin RGB, đã thiết lập cột dữ liệu phù hợp nhưng màu không hiển thị ngay cả khi đã đặt thông số cường độ màu cực đại là 255, hãy nhập giá trị lớn nhất của thông số là 65536 và import lại dữ liệu và kiểm tra xem màu đã được hiển thị đúng chưa. Trường hợp dữ liệu chứa thông tin về độ sáng thay vì RGB, hiển thị đơn màu trắng hoặc đen, hãy thử thay đổi giá trị lớn nhất của thông số tương tự như trên.

3. LOD (mức độ chi tiết) của point cloud LOD của point cloud có thể được tùy chỉnh. Tại tab "Render Option" trong cửa sổ "Point Cloud Modeling Plugin" có mục tùy chọn cho phép điều chỉnh LOD. Người dùng có thể xác định phạm vi hiển thị của point cloud bằng cách khai báo các thông số cho khoảng cách đến vị trí bắt đầu/kết thúc hoặc di chuyển thanh trượt. Khi thiết lập bằng thanh trượt, điều chỉnh khoảng cách đến vị trí bắt đầu bằng cách chọn "S", đến vị trí kết thúc bằng cách chọn "E". Nếu số lượng point cloud được import quá lớn khiến thao tác trên phần mềm chậm hơn, việc chỉnh lại LOD sẽ giúp cải thiện tốc độ xử lý. LOD hiện không khả dụng đối với dữ liệu point cloud định dạng MMS vì là dạng trích xuất tuyến tính, tuy nhiên trường hợp không cần thiết phải import bằng định dạng MMS, người dùng có thể thay đổi định dạng point cloud thành "normal", import lại và thiết lập LOD.

Hình 5. Thiết lập LOD

4. Các tính năng thuận tiện có thể chọn bằng cách nhấp chuột phải vào danh sách point cloud

Từ danh sách file trên tab "Point cloud" trong cửa sổ "Point Cloud Modeling Plugin", nhấp chuột phải vào một file point cloud bất kỳ và menu sẽ hiện ra.

1. Hiển thị/ẩn nhiều point cloud cùng lúc
   Chọn hiển thị hoặc ẩn từng cụm point cloud bằng cách tick vào cột "View". Để hiện/ẩn nhiều cụm point cloud cùng lúc, chọn "Show all" hoăc "Hide all" bằng cách nhấp chuột phải vào nhiều nhóm điểm được chọn.
2. Dịch chuyển vị trí point cloud
   Khi một lượng lớn dữ liệu point cloud được import, sẽ khó nhận biết nhóm point cloud nào nằm tại vị trí nào. Trong trường hợp đó, nhấp chuột phải vào bất kỳ nhóm point cloud nào và chọn "Find in 3D scene". Vị trí hiển thị sẽ chuyển sang vị trí của nhóm point cloud tương ứng, ngay bên dưới tầm nhìn của vị trí vừa chuyển đến.
3. Kiểm tra định dạng point cloud
   Mỗi file point cloud được import có thể cài đặt thuộc tính, định dạng khác nhau. Khi cần kiểm tra xem point cloud nào đã được import với cài đặt nào, chọn nhóm point cloud tương ứng, nhấp chuột phải và chọn "View File format".
4. Export
   Tính năng cho phép export và lưu lại nhóm point cloud đã chọn. Các cài đặt khi export có thể tùy chỉnh tại tab "Export" của cửa sổ "Settings".

5. Tạo bản vá địa hình (terrain patch)

Tính năng "Create Terrain Patch" trong cửa sổ "Point Cloud Modeling Plugin" cho phép tạo ra các bản vá địa hình. Người dùng có thể thiết lập khoảng cách (khoảng thưa) giữa các điểm point cloud và phạm vi bắt đầu/kết thúc của bản vá.

Sử dụng nguồn dữ liệu mở

UC-win/Road có thể đọc các file dữ liệu point cloud mở, cho phép tạo ra thay đổi trên dữ liệu. Dưới đây là một số trang web cung cấp dữ liệu point cloud miễn phí.

・Shizuoka Point Cloud Database

https://pointcloud.pref.shizuoka.jp/
Cho phép tải xuống dữ liệu point cloud thu thập được trong quá trình xây dựng ở tỉnh Shizuoka (Nhật Bản). Tác giả đã thử import thành công dữ liệu point cloud của cầu xoáy đôi (loop bridge) Kawazu Nanadaru, tạo mô hình đường và lái xe trên đó.

・Nhóm nghiên cứu Khoa học Thông tin Địa lý, Trung tâm Nghiên cứu Trí tuệ Nhân tạo, Viện Nghiên cứu Thông tin và Công thái học, Viện Nghiên cứu Công nghệ Công nghiệp Nhật Bản

https://www.airc.aist.go.jp/gsrt/3ddb-viewer.html
Cho phép xem, tải xuống dữ liệu point cloud thu được từ các phương pháp đo khác nhau của khu vực xung quanh Odaiba, thủ đô Tokyo và trung tâm thành phố Tsukuba, tỉnh Ibaraki.

Dữ liệu point cloud từ khắp Nhật Bản được đăng tải lên đây. Người dùng cũng có thể tải xuống dữ liệu của các tỉnh Shizuoka và Hyogo.

・Dữ liệu từ nền tảng của Bộ Đất đai, Hạ tầng, Giao thông và Du lịch Nhật Bản: https://www.mlit-data.jp/platform/

・Geospatial Data Center: https://www.geospatial.jp/gp_front/

Các dữ liệu point cloud được chia sẻ từ các nguồn mở giúp người dùng có cơ hội tiếp cận nhiều hơn với loại dữ liệu này.

Nguồn dữ liệu minh họa trong bài:

1. Hội đồng xúc tiến phân phối thông tin hạ tầng xã hội (AIGID)
   Geospatial Data Center "Southeastern Mt. Fuji / Eastern Izu Shizuoka Prefecture"
   （https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/shizuoka-2019-pointcloud/resource/7b986b95-c5a0-4a14-823c-129de28ee2a8）

2. Shizuoka Point Cloud Database
   https://pointcloud.pref.shizuoka.jp/

3. Viện nghiên cứu công nghệ công nghiệp
   3DDB Viewer (https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/shizuoka-2019-pointcloud/resource/7b986b95-c5a0-4a14-823c-129de28ee2a8) "MMS point cloud (Odaiba multi-scale 3D data maintenance and position accuracy evaluation)" (191), "Mobile LIDAR point cloud (Odaiba multi-scale 3D data maintenance and position accuracy evaluation)" (194)