Tehnologia de scanare laser 3D, combinată cu inteligența artificială, transformă modul în care colectăm și analizăm date tridimensionale. De la arhitectură și construcții la protecția patrimoniului cultural și studiile de mediu, aplicațiile și beneficiile sunt numeroase și variate. Pe măsură ce tehnologia avansează, integrarea AI va continua să îmbunătățească eficiența, precizia și versatilitatea scanării laser 3D, deschizând noi orizonturi în multe domenii.
Utilizarea tehnologiei AI în scanare și modelare 3D
Tehnologia de scanare laser 3D a avansat semnificativ iar integrarea inteligenței artificiale (AI) a deschis noi oportunități și a revoluționat modul în care sunt capturate și analizate datele tridimensionale. Acest articol explorează modul în care AI este utilizată în scanarea laser 3D și modelare, avantajele acestei sinergii și aplicațiile practice în diverse domenii.
Evoluția scanării laser 3D și rolul AI
Totul a început să se schimbe în noiembrie 2022, când compania OpenAI a lansat un GPT, Chat-GPT, care a început să revoluționeze întreaga lume, dar și industria topo-geodezică unde noi activăm.
Ce este un soft de inteligență artificială?
Este o rețea neuronală care imită o rețea neuronală biologică, cunoscută sub numele de LLM, în esență un algoritm care este învăță continuu și dispunde de o mare putere de procesare, unde s-a dovedit că procesoarele grafice sunt cele mai utilizate. Aceasta ar putea explica și creșterea acțiunilor Nvidia pe bursă în ultimii doi ani. O soluție de inteligență artificială generează diferite răspunsuri aplicate în funcție de domeniul în care sunt utilizate.
Scanarea laser 3D implică utilizarea unor sisteme laser pentru a captura date precise despre formele și dimensiunile obiectelor. Tehnologia a fost folosită inițial în inginerie și arhitectură pentru a obține modele ale clădirilor și structurilor. Cu toate acestea, intergrarea AI a dus la o evoluție majoră, permițând analizarea rapidă și eficientă a datelor și generând informații mult mai bogate și mai utile.
Strict în domeniul topografiei și geodeziei vedem un avans considerabil în clasificarea sau segmentarea automată a norilor de puncte. Putem acum, relativ într-un termen foarte scurt și rapid să clasificăm norii de puncte care fac parte din terenul natural pentru a genera modelele tridimensionale ale terenului. La fel de bine se pot efectua inspecții ale carosabilului aproape într-un mod complet automat pentru a depista degradările, fie că vorbim de degradări zonale sau de fisuri repertoriate în partea carosabilă.
Inteligența artificială și reconstrucția 3D
Una dintre cele mai semnificative aplicații ale AI în scanarea laser 3D este în reconstrucția tridimensională. AI progresează rapid iar curând va putea procesa rapid date voluminoase și complexe, transformând norii de puncte capturați de scanere în modele 3D detaliate. Algoritmii de învățare profundă sunt utilizați pentru a identifica modele și a completa datele lipsă, îmbunătățind astfel calitatea și acuratețea modelului final.
Automatizarea procesului de scanare și analiză
De asemenea, progrese semnificative sunt realizate acum de softurile pe care noi le folosim și în privința clasificării obiectelor scanate în urma tehnologiei de capturare a datelor mobile (mobile mapping), unde acum softurile pot distinge foarte corect, elementele de fațădă, elementele de carosabil, borduri, semne de circulație, stâlpi de iluminat sau alte elemente specifice.
Progrese importante se înregistrează și în clasificarea norilor de puncte capturați pentru zone unde identificăm structuri.
De asemenea, în inventarierea Fondului Forestier, unde datele sunt captate aproape exclusiv prin tehnologie Lidar și scanare laser 3D terestră, în variante combinate sau separate.
Cert este că în momentul de față tehnologia AI poate să identifice într-un mod automat zona aferentă fiecărui copac, urmând ca ulterior, prin compararea unui model digital al suprafeței versus model digital al terenului, să poată să determine înălțimea arborului, zona de coronament.
Există anumite softuri care furnizează grosimile medii ale trunchiurilor de copaci, oferind astfel la final o estimare a cantității de masă lemnoasă.
De asemenea, există softuri care pot, mai nou, identifica diferite tipuri de copaci, inclusiv de conifere sau alte specii.
În domeniul modelării 3D există un progres datorat tehnologiei AI, permițând realizarea compartimentări interioare prin dimensionare în raport cu anumite elemente existente. Toate acestea sunt propagate în varianta tridimensională a modelului, păstrând elementele de topologie deja existente.
AI permite automatizarea procesului de scanare și analiză, reducând astfel timpul și efortul necesare pentru aceste sarcini. Prin utilizarea algoritmilor de recunoaștere a obiectelor și a tehnicilor de învățare automată, sistemele de scanare pot identifica și categoriza automat obiectele scanate. Acest lucru este esențial în aplicațiile industriale, unde identificarea rapidă a defectelor sau anomaliilor este crucială.
Îmbunătățirea preciziei și detaliilor
Algoritmii de inteligență artificială pot îmbunătăți considerabil precizia și detaliul modelelor 3D. Tehnicile avansate, cum ar fi rețelele neuronale convoluționale (CNN), sunt folosite pentru a rafina datele capturate, eliminând zgomotul și alte imperfecțiuni. Aceasta este deosebit de importantă în domenii precum arheologia și conservarea patrimoniului cultural, unde precizia detaliilor este esențială pentru documentarea și restaurarea artefactelor și structurilor istorice.
Aplicațiile practice ale AI în scanarea laser 3D
- Arhitectură și construcții
În arhitectură și construcții, AI combinată cu scanarea laser 3D poate fi utilizată pentru a crea modele digitale ale clădirilor existente, facilitând renovarea și extinderea clădirilor. De asemenea, permite generarea rapidă a documentației necesare și identificarea problemelor structurale înainte de a deveni critice.
- Industria auto și aerospațială
Industria auto și aerospațială folosesc tehnologia AI și scanarea laser 3D pentru a inspecta componentele critice ale vehiculelor și aeronavelor. Algoritmii de inteligență artificială pot analiza rapid scanările pentru a detecta defecte minore care ar putea trece neobservate la o inspecție vizuală.
- Protecția patrimoniului cultural
În conservarea patrimoniului cultural, scanarea laser 3D asistată de AI permite documentarea exactă și detaliată a structurilor istorice și artefactelor. AI poate ajuta în procesul de restaurare, identificând secțiunile care necesită intervenție și sugerând metode optime de conservare.
- Mediu și geologie
Scanarea laser 3D și AI sunt utilizate și în studii de mediu și geologie pentru a cartografia terenurile, analiza schimbările de peisaj și monitoriza eroziunea. Algoritmii de învățare automată pot interpreta datele colectate pentru a oferi predicții precise privind modificările viitoare ale mediului.
Avantajele integrării AI cu scanarea laser 3D
Integrarea AI în scanarea laser 3D oferă numeroase avantaje:
- Eficiență crescută: Automatizarea proceselor de scanare și analiză reduce semnificativ timpul și costurile.
- Precizie îmbunătățită: AI rafinează datele scanate, îmbunătățind acuratețea și detaliul modelelor 3D.
- Analiză avansată: Algoritmii de inteligență artificială pot detecta tipare complexe și anomalii care ar putea scăpa inspectării umane.
- Scalabilitate: AI permite gestionarea și analiza eficientă a volumelor mari de date, făcând posibilă aplicarea în proiecte de mari dimensiuni.
Provocările și viitorul tehnologiei
Deși integrarea AI în scanarea laser 3D aduce beneficii majore, există și provocări. Dezvoltarea și implementarea algoritmilor AI necesită resurse și expertiză considerabile. În plus, gestionarea și protejarea datelor colectate sunt esențiale pentru a evita problemele legate de confidențialitate și securitate.
Viitorul tehnologiei de scanare laser 3D asistată de AI este promițător. Pe măsură ce algoritmii AI devin mai sofisticați și capacitatea de calcul crește, ne putem aștepta la îmbunătățiri continue în precizia și eficiența procesului de scanare. De asemenea, integrarea cu alte tehnologii avansate, cum ar fi realitatea augmentată (AR) și internetul obiectelor (IoT), poate deschide noi posibilități și aplicații.
Concluzie
Tehnologia de scanare laser 3D, combinată cu inteligența artificială, transformă modul în care colectăm și analizăm date tridimensionale. De la arhitectură și construcții la protecția patrimoniului cultural și studiile de mediu, aplicațiile și beneficiile sunt numeroase și variate. Pe măsură ce tehnologia avansează, integrarea AI va continua să îmbunătățească eficiența, precizia și versatilitatea scanării laser 3D, deschizând noi orizonturi în multe domenii.
Unde ne îndreptăm? Probabil spre achiziția datelor complet automatizate
Deja pentru elementele exterioare a unei clădiri, utilizând dronele care își fac singurile treaba, capturarea datelor se face în mod automat. Probabil că și la zonele de interior vor apărea anumiți roboți.
Dar ceea ce credem noi este că softurile de modelare 3D, în 5-10 ani, probabil vor avea un singur buton, butonul Scan to BIM, iar printr-o simplă apăsare acestui buton, într-un mod, să spunem, miraculos, va apărea modelul 3D. Totul se va întâmpla datorită tehnologiei de inteligență artificială care a explodat în ultima vreme chiar și în domeniul topo-geodezic.
Dacă în trecut, modelarea 3D era un proces realizat integral manual, în prezent, există metode semi-automatizate care simplifică această sarcină. Cu toate acestea, operatorul uman joacă în continuare un rol crucial, fiind necesar pentru a identifica și modela elementele scanate în format 3D.
