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一名中国留学生创立公司,破解了激光雷达数据处理难题

小李子专业陪跑22年,今年才拿到了奥斯卡影帝。这家公司虽是初创,但潜心二十余载专攻科研,实现10,000栋建筑物的三维建模只需一周,十倍于普通三维建模软件速度。

  目前,激光雷达技术应用面临着这样一种困境:机载激光雷达系统可以实现垂直方向上厘米级精度,比图像稠密匹配算法达到分米级精度高很多,但激光雷达数据的处理往往需要大量的人工操作,费时费力,成本高昂。

  对此,市面上大多数公司的做法是,要么提供精准的三维地图,价格高昂,要么提供质量大打折扣的三维地图,但价格较为低廉。因此,纵然激光雷达技术非常先进,但由于数据处理与应用困难重重,导致成本居高不下,高质量的三维地图并未得到广泛应用,发展显得有些滞后。

  如今,荷兰一家初创公司成功地破解了这样的困境。脱胎于荷兰屯特大学的DIPPER公司,是由一个致力于激光雷达测绘领域的科研团队于2014年12月创办的,其带头人是一名荷兰屯特大学的中国留学生熊彪——他曾在武汉大学就读本科。

      一如这两天被刷屏的莱奥纳多专业陪跑二十二年,终于实至名归,斩获影帝桂冠—— 这支团队心无旁骛,潜心二十余载专攻科研,如今才将科技成果进行了商品化转化。DIPPER公司独到之处在于研发了新颖的算法,可以进行超速度、完全自动化的数据处理。举例而言,一台安装了DIPPER公司软件产品的笔记本可以为10,000栋建筑物进行三维建模,只需一周时间,相当于普通三维建模软件速度的十倍。

  与此同时,该公司还提供高性能的三维 ICT服务,包括太阳能计算、洪灾防控、噪音模拟、传感器布线设计等服务。有了这样的核心技术,DIPPER公司可以根据用户需求,提供定制化产品。

  核心技术:高度自动化,算法独到

  DIPPER公司的技术可以显著提升三维建模的效率,且自动化程度很高。三维地图的质量取决于地图所提供的细节。在细节层次第1级,建筑物的屋顶都是扁平化的;在细节层次第2级,屋顶上的结构,包括天窗也可以进行三维建模。

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  DIPPER公司的软件产品可利用机载激光雷达采集到的数据进行三维建模。数据处理的过程中,软件可完全识别建筑物的激光点云,并自动将其划分到各个墙面上去,由此推算出建筑物的屋顶,并进行三维建模。值得一提的是,一旦在房屋结构中发现问题,该软件可以自动识别,并存储错误的类型,并将其它建筑物的三维模型中同样的错误进行一一纠正。这样一来,这一算法保证了三维建模的高质量。

  三维地图市场需求广泛

  如今,三维地图应用市场正在爆发。据全球知名调研机构Market&Market的报告显示,2015年,全球市场达到19亿美元的规模,到2020年,将有望实现169.9亿美元,年复合增长率将达到55%。

  基于这样的发展趋势,荷兰政府正在开发全国范围内的三维地图服务,阿姆斯特丹、鹿特丹、海牙等城市都纷纷开设了三维地图项目,致力解决城市的可视化管理与通讯问题。值得一提的是,关注于太阳能、保险、安保、城市规划等领域的企业们逐渐利用三维数据进行商业决策、业务发展及信息支持。相应地,市场对三维激光雷达处理与建模产品的需求激增,高精度且成本低廉的激光雷达产品则是刚需。显然,DIPPER公司看准了这样的趋势,并走在了前沿。

  2015年,DIPPER公司开发出了用于激光雷达数据处理的全套工具,这套工具能够对诸如建筑物、地形、电力设备等城市景观进行高效率的精准三维建模。DIPPER公司能够将建筑物的三维模型与环境参数有机结合,提供详细的概览图。其成果对于太阳能分析、噪声管理、洪灾防控以及城市规划等高级应用具备重要的参考价值。

  打造全球首张覆盖全国的三维地图

  “我们的目标是提供简单易用的应用,将海量的激光雷达数据转换为简洁的矢量数据,”DIPPER公司CEO熊彪这样表述道,他在武汉大学毕业后,又奔赴荷兰屯特大学攻读完博士学位,此后,熊彪与四位同样充满激情的同事联手创办了这家公司。

  如今,DIPPER公司的产品可以为城市、林区、铁路、电力设备以及各种工业现场进行三维建模。数据处理过程千差万别,涉及多层扫描的影像匹配、点云分类以及三维场景建模。未来,为提升自动解译和三维建模能力,DIPPER公司还将钻研创新技术,在深度学习、大数据挖掘和云处理领域发力。

  如今,DIPPER公司已经于荷兰与中国的多个政府机构开展了合作,涉及荷兰市政与公共设施建设单位、中国电网等公司。DIPPER公司以及时回馈、时刻创新的方式,满足着各种市场需求。DIPPER公司通过激光雷达三维地图,解决了复杂的问题,辅助了商业决策。该公司透露,未来公司产品还将与自动驾驶汽车、智慧城市的发展相结合。

  2016年,DIPPER公司将会利用机载雷达数据,为荷兰全境制作一张详细的三维地图,这也将成为世界首个覆盖全国的三维地图。未来五年,DIPPER公司还将与其它国家开展合作,将三维地图推而广之,让虚拟世界真正从二维转化到三维。

        行家里手看门道

  对于这家初创公司的产品与思路,笔者特地请教了两位业界专家。

        同样从事激光雷达业务的金景科技公司总经理程旭发表了自己的看法,他表示,激光雷达点云数据的后处理一直是难课题,原因就在于离散空间点数据的自动化识别分析存在较大的不确定性,很容易出错,一般准确自动构TIN需要对数据进行非常好的滤波修整等工作,这也大大限制了点云数据的应用,因为大量精准的数据中包含了一些少量不准的数据使自动化效率大大降低。

  他认为,好的自动化处理点云软件会对行业应用产生较大的推动。当然,这个软件是否能处理各种类别的激光点云数据还无从判断,因为点云数据目前有太多种类,固定站扫描、移动激光雷达、飞行、车载、地面、室内、船载等不同获取方式,各具特点,因此要想能应对各种各样的数据做自动化处理,需要考虑周全。把自动化处理做好,需要很强的算法模型和周到设计考虑。

  对于DIPPER公司推出应对其中一种或几种数据的软件,程旭表示十分欣喜。因为越来越多的人开始关注和研究点云数据处理,才会让激光雷达系统应用更好,最近几年,激光雷达点云数据后处理软件越来越多,功能越来越强大,说明空间信息获取的效率提升需求越来越大,激光雷达系统应用越来越广,而从本质上而言,便携易用的激光雷达系统是专业知识封装的空间信息获取最好的方案之一,可以帮助非专业人士实现专业空间信息获取,从技术上实现行业壁垒的突破。

  对于DIPPER这家初创公司,室内移动扫描专家北京华泰天宇科技公司总经理郑勇表达更多的则是质疑。他认为,激光点云自动矢量提取和建模是全世界研究方向,目前少有做好的公司,最多解决某一类物体建模,诸如管线。如果真能解决这个问题,那将颠覆整个遥感界,进而改变世界。因此,他表示难以置信,并认为应该只是实现了某类数据的处理。

  听笔者讲了这么些,也看到了专家给出的专业意见,对此,您又怎么看? (编译|3sNews 龙薇)

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