点群 (データ形式)

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点群(てんぐん:英語: point cloud)は3次元空間内の頂点の集合であり、通常は直交座標(x,y,z)で定義される。

概要[編集]

点群は通常レーザによる3次元スキャナーという装置で作成する。この装置は物体表面を自動的に計測し、多数の点の3次元座標を点群としてデータファイルに出力する。レーザの物体による反射を用いるため、データは原則として物体表面の位置・形状を表し、物体内部の状況は表現しない。

点群は3次元計測の結果作成され、応用分野には、部品の3次元CADモデル作成、計測による品質管理可視化処理、アニメーションレンダリングマスカスタマイゼーションなどがある。

点群はそのままレンダリングすることも可能であるが、そのデータ形式のままでは各種の3次元処理には適さないことが多い。そこでデータを面形式に変換し、ポリゴン不整三角網のメッシュ、非一様有理Bスプライン (en:NURBS)曲面、CADモデルなどとして扱うことが多い。変換手法には、ドロネー三角形分割、アルファシェイプ法など、存在する点の位置から面を生成する手法と、点群を3次元距離場(volumetric distance field)に変換し、陰的表面(implicit surface)に変換する手法がある。

応用[編集]

点群の応用分野に、工業的な検査がある。製造された部品の点群データと設計上のCADモデルとの差を比較し検査する。両者の差異は視覚的に色彩の差として表示することができる。サイズや公差も点群から計測ができる。

点群から得られた立体データは医用画像処理などにも用いられる。点群を利用することでデータの削減が可能である。

地理情報システム(GIS)においては、点群をもとにして地面の数値標高モデル(DEM)を作成することができる。

各種のデータ形式[編集]

絶対座標[編集]

レーザによる測定のため、点群の元データは測定装置と物体との間の相対距離である。地理情報システムで地物の位置を表す場合には、測定装置の絶対座標(緯度、経度、標高)をGPSなどにより計測し、この座標を加えた絶対座標で表示することがある。この際、GPSによる点群取得時刻を加えて、データ形式を(緯度、経度、標高、時刻)で表す。

点の彩色[編集]

物体の表面の色彩をRGB座標で表現して、データ形式を(緯度、経度、標高、時刻、R(赤成分)、G(緑成分)、B(青成分))のように表すことがある。このためにはレーザの照射方向にカメラを向け、得られた画像の相当位置の色彩データをとりこむ[1]

参考文献[編集]

  1. ^ モービルマッピングシステムと三次元空間情報管理システム(G-VIZ)を用いた実都市空間モデリング&ウォークスルーシステム