移动扫描的新时代
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移动扫描的新时代

188金宝搏特邀GIM国际采访NavVis首席执行官Felix Reinshagen

室内移动地图已经过了临界点,即将成为主流。在这次采访中,来自NavVis的Felix Reinshagen分享了他对未来的看法,包括他相信通过reality capture自动生成的资产将有更多的发展,以及3D扫描和地理空间行业将如何在许多方面影响世界。Felix Reinshagen是NavVis的联合创始人兼首席执行官,NavVis是一家旨在缩小户外和室内数字地图之间差距的公司。

你认为激光扫描在不久的将来会成为一种商品吗,还是会继续作为大型设备的专家工作?纳维斯是如何为未来做准备的?

当谈到正在进行的激光扫描的绝对可用性和数量时,它肯定会成为一种商品。但我们也将看到激光扫描的质量得到更广泛的提升,这将非常特定于不同的工作及其要求。例如,使用更小、更便宜的设备和更少的技术背景的人进行的激光扫描精度会更低。但与此同时,仍然需要高质量和非常精确的激光扫描。在可预见的未来,这将仍然是一项专业工作,即使使用半自动完成部分质量保证的工具,这项工作也将变得更容易、更快。

使事情变得简单的核心技术之一是SLAM (同步定位和映射,其中不同数据集的部分注册是自动完成的,并且您有更好的指导和工具,如质量图和图形用户界面,以便在整个项目中更好地支持用户。但同样的技术并不局限于仅限SLAM的设备;它也在混合设备中,我们可以在使用自动对准和自调平的激光扫描设备中看到。

就NavVis如何为未来做准备而言,我们正在设定步伐。我们是第一批引入基于SLAM的扫描设备的公司之一,这真的扩展了SLAM可以使用的领域。在过去,它通常只与低质量的扫描有关。我们使SLAM更加精确,因此它可以服务于行业更广泛的部分,我们在可用性方面投入了大量的精力,并将扫描工作流程与传统的测量工作流程集成在一起。例如,使用我们的SLAM锚(又名地面控制点)仍然需要一些专业知识,但它快得多,并减轻了一些困难,加上你可以用不太合格的人员来做它。未来真正的专业技术将依赖于两件事:首先,知道并决定你需要什么样的设备,然后结合不同的扫描方式来提供更全面的数据,同时又有完美的成本点和正确的质量。今天,我们看到许多过度交付的质量,过高的成本,文件大小和细节水平,这也不一定是一个很好的适合。

Felix Reinshagen在2019年慕尼黑NavVis峰会上报道。(照片:马西斯Beutel)

获取更大、更精确的点云的主要挑战是什么? NavVis是如何解决这些挑战的?

对于测量人员或激光扫描专业人员来说,使用地面激光扫描仪来创建非常大的和高度精确的点云,挑战是扫描过程非常缓慢,并产生大量的数据。地面激光扫描器(TLS)不能很好地扩展。我们所提供的解决方案是下一代基于slam的移动地图设备,其精确度可达厘米以下,扩展性更强,完成任务所需时间也更短。基于slam的设备的时间优势将取决于需要扫描的平方米数量。对于一个房间来说,它的好处并不明显,但如果你需要扫描5个楼层甚至5个建筑,那么基于slam的扫描优势就会迅速累积起来。这是可伸缩性。

除了使SLAM更精确外,我们还可以将移动地图设备与更传统的测量方法相结合,这非常有帮助。我们可以结合地锚和墙锚,因此您可以保证测量的基线质量,并根据工作要求调整质量。如果你真的想在一个小的环境中只进行一次非常简单的局部精确扫描,那么你可能根本不需要猛击锚。如果您想要大型、高质量的点云,那么正是能够将先进的基于SLAM的设备与地面控制点同步,使我们的技术如此独特。

NavVis首席执行官Felix Reinshagen在德国总理默克尔和巴伐利亚州总统Söder访问慕尼黑工业大学期间向他们展示了NavVis的技术。

您将如何利用最近收到的新资金进一步发展公司?

欧洲投资银行提供的额外2000万欧元资金来得正是时候,基于slam的扫描市场和数字孪生市场正在迅速扩张。我们将利用它来加大对核心技术的持续开发,进一步建立我们的全球影响力。

绘制室内和其他GNSS环境地图的主要挑战是什么?

绘制拒绝使用GNSS的环境地图的困难在于,您没有绝对参考,因此您需要另一种方法在室内创建非常可靠或准确的参考点。你需要一个SLAM装置,它要么更稳定,在一个数量级上提供更高的精度,要么你需要一个能够连接到投射到GNSS区域的测量点以获得更高精度的装置。我们的扫描硬件能够实现这两种功能;我们的设备具有很强的抗漂移能力,比市场上其他SLAM设备的抗漂移能力强得多,并且可以与这些预计的参考点相结合。

运行中的NavVis M6移动映射系统。

现在你已经从一辆大车变成了一个移动设备,激光扫描的下一步是什么?

在我看来,有几个方向是不可避免的。一个是软件比硬件更重要。例如,在NavVis M6的生命周期中,它变得比最初发布时更精确,数据质量也更清晰,我们还在可用性方面提供了一些不错的附加功能。我们已经为动态映射设置了质量标准,但在NavVis VLX的生命周期内,您还可以看到数据质量和可用性方面的类似改进。

更进一步,小型化将取得进一步进展,基于SLAM的扫描总体上将成为主流,占据更大的市场份额。它不会完全取代其他形式的扫描,但我们相信,随着设备变得更小、更易于操作,从长远来看,它将是主要的扫描形式。他们还将提供更直观的反馈——例如,闭合环路的正确时机等等——使激光扫描对非专家来说更方便、更容易获得,并允许激光扫描征服许多新领域、工作流程和垂直领域。

传感器技术使系统越来越小。这对您的激光扫描系统有何影响?

传感器当然越来越小,而且价格也越来越便宜。虽然这些较小的低端传感器的精度到目前为止还没有真正提高,但我们可以合理地假设,它们在这方面也会迎头赶上。在未来,您将拥有比今天更小的更好、更便宜的传感器,由更先进的软件提供动力。您将能够构建至少与当今基于SLAM的最佳设备一样好的设备,但它们将更加经济实惠——今天,成本主要仍由传感器技术的成本驱动——并且它们的外形尺寸更小。也许更大的问题是高端激光扫描技术是否会在智能手机或平板电脑上实现飞跃,因为如果它们移动了,那么你随时都有可能随身携带扫描仪。但我还没有看到这种情况发生,因为即使是固态激光雷达也需要大量的能量,而且我认为对于需要进行大规模、非常精确扫描能力的普通人来说,没有可行的使用案例。

默克尔总理似乎对多传感器移动扫描技术印象深刻。

那么户外扫描呢?你认为NavVis在那里有作用吗?

NavVis技术最初是为室内使用而设计的,因为在室内绘制比例真的是一个未解决的问题。我们假设第一代NavVis M3的10cm精度足以进行测绘。但当我们掌握了这一点后,我们的客户又要求同样的速度和成本,但要有调查级别的质量。这个差距已经基本缩小了,让我们惊讶的是,NavVis M6和NavVis VLX在户外被大量使用。这是一个新的发展,因为我们传统上将设备定位为室内扫描,但我们看到的是,同样的质量也非常欣赏户外使用情况。我们的创新客户不仅在建筑物之间扫描户外,还将目光转移到林业和地形等应用领域。

您如何确保您的激光雷达解决方案对用户友好,并可供来自不同背景的广大专家访问?

我们相信用户界面是可访问的和直观的,这是我们所有的扫描设备在他们的领域真正的先驱。你不仅可以实时监控点云的生成,还可以监控扫描的质量。这对一个项目来说是非常不同的。当然,这有一个很大的优势,你可以按照自己的节奏走路,所有的东西都是自动扫描的。GUI会向您准确地显示您到过哪里,扫描了什么以及质量如何,这是TLS的一种根本不同的方法。你甚至可以打开门和移动周围的东西,同时扫描与NavVis VLX。除此之外,还有许多额外的后处理特性,使SLAM设备能够更流畅地提供出色的结果。例如,我们的用户友好方法的两个核心元素是我们的设备读取SLAM锚或在后处理中组合不同扫描(NavVis扫描和非NavVis扫描)的方式。

这似乎是建筑业数字化的十年。建筑工程师有多少地理空间技术知识?

知识是不断增加。在建筑中,人们总是对地理空间技术有所了解,但它往往是孤立的,而不是与建筑工作流程集成,并与更大的数字图像相结合。当然,地理空间技术需要广泛的知识领域,建筑工程师已经不得不考虑许多其他方面。这对他们成为这项技术的专家要求很高。但我认为建筑行业似乎更倾向于数字化。与其他行业相比,中国制造业发展缓慢,在过去几十年里,中国的生产率增幅微乎其微。我相信扫描将是确保施工过程更加数字化的绝对核心技术之一,但这只是达到目的的一种手段,使它变得更有生产力和效率。

NavVis VLX可穿戴式室内移动地图系统。

地理空间技术将使工程师能够比以往更详细、更精确地跟踪他们的进展。但要想做到这一点,硬件和软件必须更易于使用,因为建筑工地上的人们已经有了自己的专业领域;他们不应该同时被要求是地理空间技术方面的成熟专家。它需要与整个过程紧密联系在一起。在简单性、经济性以及与这些专家的典型工作的集成方面,还有很多工作要做。

您是否预见到将改变地图行业的任何进一步趋势/发展?

很多!首先,我相信从现实捕获中自动生成资产将会有进一步的发展。目前自动化副产品的例子是全彩平面图和全景图像。除了制图专业人员,汽车等邻近行业的人们也将越来越依赖这些资产,在不需要亲自到场的情况下完成简单的任务,如地板空间优化。另一个趋势是扫描成为模式。精密的3D扫描设备可以生成点云和图像,这些点云和图像非常逼真,非常容易实现,完全不需要建模。这个移动扫描的新时代已经被工厂规划者所接受,他们正在测试新的布局,通过进行虚拟测量和移动点云的裁剪部分,而无需建模任何东西。此外,每天的扫描将确保数字建筑永远不会偏离它们的物理副本。最后,还有人工智能和计算机视觉。今天,我们生成空间数据完全是为了人类的利益。 But, as with autonomous driving, there’ll also be a need for spatial intelligence for use by autonomous machines working indoors. As people and robots perform their tasks side by side within complex environments dedicated to manufacturing, logistics and warehousing, accurate laser scan data will be essential for their collective safety and efficiency on the shop floor.

NavVis创始人(从左到右):Robert Huitl, Sebastian Hilsenbeck, Felix Reinshagen和Georg Schroth与NavVis M6移动扫描系统。

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