Những nghiên cứu và phát triển không ngừng trong lĩnh vực công nghệ LiDAR, cùng với những tiến bộ về phần cứng và phần mềm, đang giúp dữ liệu đám mây điểm ngày càng chi tiết, có quy mô lớn hơn và được ứng dụng rộng rãi hơn. Một trong những cải tiến đó là khả năng tô màu. Việc bổ sung màu sắc mang lại nhiều lợi ích khi quan sát và phân tích dữ liệu đám mây điểm, đặc biệt trong lĩnh vực kiến trúc, kỹ thuật, xây dựng và vận hành (AECO). Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu những lợi ích của việc tô màu cũng như cách bổ sung các giá trị RGB cho đám mây điểm.
Đám mây điểm (point cloud) có thể được hiểu đơn giản là một tập hợp dữ liệu 3D gồm nhiều điểm trong không gian. Mỗi điểm là một phần của tập hợp dữ liệu dùng để mô tả vị trí, vật thể hoặc khu vực.
Đám mây điểm tiêu chuẩn sử dụng các giá trị X, Y và Z để xác định vị trí của từng điểm. Trong khi đó, đám mây điểm có màu còn chứa các giá trị RGB cho mỗi điểm, thể hiện màu sắc tương ứng.
.jpg)
Đám mây điểm tiêu chuẩn đã là nguồn dữ liệu rất hữu ích, nhưng việc bổ sung màu sắc còn giúp mở rộng khả năng ứng dụng. Lợi ích này phù hợp với nhiều lĩnh vực, đặc biệt là kiến trúc, kỹ thuật, xây dựng và vận hành (AECO).
Việc thêm màu sắc vào mô hình 3D giúp cung cấp bối cảnh trực quan và dễ hiểu hơn. Hầu hết các dự án xây dựng hoặc kỹ thuật đều có sự tham gia của nhiều bên liên quan, trong đó có những người chưa có kinh nghiệm đọc bản vẽ, sơ đồ kỹ thuật hoặc không thể trực tiếp đến khảo sát hiện trường.
Đám mây điểm có màu mang lại hình ảnh chân thực và rõ ràng hơn. Chẳng hạn, bình chữa cháy sẽ dễ được nhận diện hơn trên đám mây điểm có màu so với đám mây điểm thông thường. Nhờ đó, những người tham gia dự án có thể diễn giải và hiểu thông tin trong dữ liệu dễ dàng hơn.
Một phương pháp là gán màu thủ công bằng cách đánh dấu các đối tượng trong đám mây điểm. Cách này rất phù hợp khi bạn cần làm nổi bật những khu vực cụ thể mà không quá chú trọng đến tính chân thực của màu sắc.
Chẳng hạn, bạn có thể xác định các đối tượng như cây cối, cột điện hoặc cột viễn thông trong khu vực khảo sát, sau đó gắn thẻ để thay đổi màu sắc của từng đối tượng theo lựa chọn.
Bạn có thể bán tự động hóa quy trình này bằng cách xác định một nhóm đối tượng chung. Ngoài ra, bạn cũng có thể lần lượt xác định thủ công những đối tượng cần gán một màu nhất định. Tuy nhiên, khả năng tự động hóa đến đâu còn phụ thuộc vào phần mềm được sử dụng và việc phần mềm đó có hỗ trợ chức năng này hay không.
Quang trắc là phương pháp tạo đám mây điểm từ các hình ảnh chụp. Để tạo đám mây điểm từ ảnh, bạn cần một bộ ảnh đầy đủ, bao quát mọi góc độ của vật thể hoặc khu vực cần lập bản đồ.
Phương pháp quang trắc phụ thuộc vào ánh sáng để tái tạo màu sắc hiệu quả. Vì vậy, việc chụp trong môi trường thiếu sáng sẽ khiến đám mây điểm tạo ra có màu sắc nhợt nhạt, kém rõ nét.
Cách hiệu quả nhất để tô màu đám mây điểm trong không gian là kết hợp hình ảnh với dữ liệu LiDAR. Một trong những phương pháp đáng tin cậy hiện nay là sử dụng camera gắn kèm máy quét LiDAR.
Cách này cho phép thu thập đồng thời dữ liệu hình ảnh và dữ liệu LiDAR. Khi hai nguồn dữ liệu được kết hợp, chúng tạo thành mô hình 3D có độ chi tiết cao.
Camera và cảm biến laser hoạt động cùng lúc nên dữ liệu có dấu thời gian đồng bộ. Giá trị RGB được gán cho từng điểm dựa trên thời điểm chụp hoặc khoảng cách từ điểm đó đến camera khi dữ liệu được ghi nhận.
.jpg)
Lưu ý: LiDAR và máy quét 3D đều có thể tạo đám mây điểm, nhưng thường khác nhau về quy mô khảo sát, đối tượng đo và mục đích sử dụng.
LiDAR là công nghệ hiện đại dùng để đo khoảng cách bằng tia laser. Công nghệ này phát ra các xung laser đến bề mặt vật thể, sau đó thu nhận tín hiệu phản xạ để xác định khoảng cách và vị trí của các điểm trong không gian.
Từ dữ liệu thu thập được, hệ thống có thể tạo ra đám mây điểm 3D mô tả hình dạng và cấu trúc của vật thể hoặc khu vực khảo sát.
Một số đặc điểm nổi bật của công nghệ LiDAR:
Nhờ khả năng thu thập dữ liệu không gian nhanh chóng và chi tiết, LiDAR được ứng dụng trong khảo sát hiện trạng công trình, lập bản đồ, xây dựng mô hình 3D và số hóa di sản.
RGB là hệ màu được tạo thành từ ba thành phần: đỏ (Red), xanh lá cây (Green) và xanh dương (Blue) có giá trị từ 0 đến 255.
Khi kết hợp ba giá trị này theo những tỷ lệ khác nhau, hệ thống có thể biểu diễn nhiều màu sắc trên từng điểm của đám mây điểm 3D.
Để bổ sung RGB, cần xác định màu sắc tương ứng với từng điểm dữ liệu. Với phương pháp sử dụng camera kết hợp LiDAR, phần mềm đối chiếu dữ liệu hình ảnh với tọa độ không gian để gán màu cho các điểm tương ứng.
Nếu sử dụng phương pháp thủ công, người dùng có thể chọn màu cho từng điểm, nhóm điểm hoặc đối tượng theo mục đích phân tích.
Màu sắc trên đám mây điểm có thể phản ánh màu thực tế của môi trường hoặc được sử dụng để phân loại dữ liệu. Một số ví dụ phổ biến gồm:
Lưu ý: Ý nghĩa của từng màu phụ thuộc vào quy ước phân loại và mục đích sử dụng dữ liệu. Khi cần thể hiện màu sắc thực tế, hệ thống cần lấy RGB từ hình ảnh phù hợp; khi cần phân loại đối tượng, người dùng có thể thiết lập bảng màu riêng.
.jpg)
Quy trình thực hiện bổ sung RGB cho đám mây điểm từ công nghệ LiDAR thường gồm các bước sau:
Việc bổ sung RGB giúp đám mây điểm 3D cung cấp thêm thông tin trực quan bên cạnh tọa độ không gian. Nhờ đó, người dùng có thể nhận diện đối tượng, phân biệt các khu vực và trình bày kết quả khảo sát rõ ràng hơn.
Tóm lại, tô màu đám mây điểm 3D bằng công nghệ LiDAR giúp mô hình thể hiện trực quan hơn hình dạng, màu sắc và đặc điểm của khu vực khảo sát. Tùy theo mục đích sử dụng, người dùng có thể gán màu thủ công, khai thác dữ liệu quang trắc hoặc kết hợp LiDAR với hình ảnh để bổ sung giá trị RGB cho từng điểm. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp nâng cao khả năng nhận diện đối tượng, hỗ trợ phân tích dữ liệu và tối ưu hiệu quả ứng dụng mô hình 3D trong xây dựng, kỹ thuật và khảo sát hiện trạng.
Thông tin liên hệ 3D Master:
