点群データのインポート

この記事では

点群とは何ですか？
点群はどのように生成されますか？
点群の法線とは何ですか
 ？点群をインポートするにはどうすればよいですか？
軌跡ファイルを使用して点群をインポートするにはどうすればよいですか
 ？点群を視覚化するにはどうすればよいですか？
インポートした点群で何ができますか？

点群とは何ですか？

点群とは、地形、構造物、または物体の外面を表すために使用される、3次元空間における高密度のデータ点の集合です。各点には通常、X、Y、Z座標が含まれており、色、反射率、分類情報などの追加属性が含まれる場合もあります。.

点群はどのように生成されるのですか？

点群は通常、以下のいずれかの方法を用いて生成されます。

写真測量：異なる角度（真下、斜め）から撮影された複数の写真を重ね合わせて使用し、3Dモデルを再構築して点群を抽出する。
地上レーザースキャニング（TLS）：固定位置からレーザーを用いて静的な計測を行うシステム。
LiDAR（光検出・測距）：TLSに似ていますが、ドローンや車両に搭載されます。広範囲の地図作成に広く使用されています。

点群における法線とは何ですか？

点群の各点は、三次元空間における正確な位置を表します。しかし、点群自体には、その点における表面の向きに関する情報は含まれていません。ここで、法線の概念が不可欠となります。.

法線とは、特定の点において表面に垂直な単位ベクトルです。3Dモデリングや点群処理において、法線は表面の局所的な形状や向きを理解する上で不可欠です。表面再構成、位置合わせ、シェーディング、セグメンテーション、物体認識といったタスクで広く用いられています。.

点群は（メッシュやCADモデルとは異なり）表面の接続性を明示しない離散的な点のみで構成されているため、法線は直接取得できません。代わりに、近傍点の空間分布を解析することで法線を推定する必要があります。.

注： PIX4Dmaticは、LAS形式バージョン1.2および1.4、ならびに圧縮LAZ形式の点群ファイルのインポートをサポートしています。

点群データをインポートするにはどうすればよいですか？

PIX4Dmaticに点群をインポートするには、以下の2つの方法のいずれかを使用できます。
1. ドラッグ＆ドロップする ホーム画面にホーム画面、PIX4Dmaticはインポートされた点群を使用して新しいプロジェクトを自動的に生成します。
2. ファイル > インポート > 点群...： 既存のプロジェクトの場合は、このオプションを選択して、目的の点群を参照してインポートします
  。
取得タイプと座標参照系を選択してください。.

点群データがインポートされると、PIX4Dmaticは取得タイプと点群データの座標参照系（CRS）の入力を求めます。点群データのCRSを設定することは、すべての取得タイプにおいて必要です。点群データのヘッダーにCRS情報が記載されている場合は、CRSはこの情報で自動的に入力されます。.

取得タイプは、点群をキャプチャするために使用された方法によって決定され、点群をインポートする際には、次の4つの取得タイプが考えられます。

非構造化：この取得タイプの点群では法線を計算できません。メッシュ生成は不可能です。
天底：レーザースキャンが上空から取得されたと仮定して、法線が計算されます。
静的：スキャナは、点群のローカル座標系の原点に配置されているものと想定されます。ローカル座標系の原点は、LASヘッダーのオフセットフィールドで定義されています。
軌跡データを使用する場合：軌跡ファイルは点群データと一緒にインポートできます。軌跡オプションを使用するには、点群データにGPS時刻属性が含まれている必要があります。「軌跡データを使用する場合」を選択した場合は、以下の手順に従ってください。

軌跡ファイルを含む点群をインポートするにはどうすればよいですか？

LiDAR飛行（通常はドローンや航空機などの空中システムによるもの）の軌跡ファイルには、データ取得中にセンサーがたどった経路に関する詳細な情報が含まれています。これはLiDARデータの地理参照を行う上で不可欠です。.

これらの軌跡ファイルには通常、以下の情報が含まれています。

GPS時刻。記録された各位置の正確な時刻を示します。
位置。グローバル座標系またはローカル座標系における各タイムスタンプのX、Y、Z座標。
方向。各測定（ロール、ピッチ、ヨー）におけるセンサーの向きを示します。
速度。空中システムの速度（m/s）。
精度。PDOP、衛星数など。

現在、PIX4DmaticはGPSの時刻と位置情報に関連するデータをインポートします。点群を選択してインポートし、取得タイプを「軌跡あり」に選択した後、次のステップは軌跡ファイルをインポートするためのパラメータを設定することです。.

PIX4Dmaticは、.csv形式の軌跡ファイルをサポートしています。.

[1] 軌跡ファイル：軌跡ファイルを選択してください。.
[2] 軌道座標系。.
- 点群座標参照系（CRS）。.
- 点群のローカル状態。.

[3] 列区切り文字: 列区切り文字をカンマ、セミコロン、パイプ記号、スペース、またはタブとして定義します。.
[4] 小数点区切り文字：小数点区切り文字をコンマまたはピリオドとして指定します。.
[5] スキップ行数：トラジェクトリーファイルにヘッダーが含まれている場合にスキップする行数を指定します。.
[6] 列の形式:
- TXYZ：GPS時刻、X、Y、Z座標。.
- XYZT：X、Y、Z座標、およびGPS時刻。.
[7] 座標参照系 (CRS)。点群をインポートする際に使用する CRS を指定します。取得タイプが 「軌跡付き」、点群ファイルと軌跡ファイルの両方が同じ CRS である必要があります。

注： .csvファイルはTXYZまたはXYZT形式である必要があります。 列形式の ドロップダウンメニューで、適切な形式を選択してください。

ポイントクラウドCRS

GPS時刻、X（東座標）、Y（北座標）、Z（標高）
1738158145.743972,287810.765,5140216.2475,452.351
1738158148.542218,287810.132,5140215.402,452.337

X（東方向）、Y（北方向）、Z（標高）、GPS時刻
287810.765,5140216.2475,452.351,1738158145.743972
287810.132,5140215.402,452.337,1738158148.542218

ポイントクラウドローカル

GPS時刻、x、y、z
1737371349.809265,-0.086838,-0.040851,0.196585
1737371349.909268,-0.086815,-0.041019,0.196099

注：複数の点群を同時にインポートできるのは、それらがすべて同じ座標参照系（CRS）を使用し、同じ取得タイプでインポートされた場合に限ります。

点群ファイルと軌跡ファイルのインポートが正常に完了すると、PIX4Dmaticはプロジェクトインターフェース内に点群と軌跡の両方を表示します。.

ヒント： カスタムオフセットが必要な静止型センサーを使用する場合、単一のエントリを含む軌跡ファイルを使用してセンサーの位置を定義できます。オフセットは、絶対座標参照系（スキャナーにGPSが搭載されている場合に便利）またはローカル点群座標で指定できます。

点群を視覚化するにはどうすればよいですか？

インポートされた点群は、さまざまな視覚化手法を用いて色付けすることができます。

デフォルトでは、データセットがRGB画像を使用して取得および着色されている場合、色付けはRGBに基づいて行われます。.
標高による色分け。 点群の各点の標高に基づいて色分けを行います。
法線による色分け。 点法線のX、Y、Z成分に基づいて色分けを行い、それぞれR、G、Bにマッピングします。法線は、取得タイプ（非構造化を除く）に基づいてインポート時に計算されます。
GPS時刻による色分け。GPS 時刻に基づいて点群に虹色のグラデーションを適用します。最も早く記録された点は赤色で表示され、最も遅く記録された点に向かって紫色へと変化していきます。