Pistepilvien visualisointi laitossuunnitteluohjelmistossa
Heinonen, Timo (2020-03-08)
Pistepilvien visualisointi laitossuunnitteluohjelmistossa
(08.03.2020)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202003238784
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe202003238784
Tiivistelmä
Pistepilvet ovat useimmiten laserkeilaimilla mitattuja malleja jostakin tosimaailman esineestä tai maisemasta. Monimutkaisen geometrian sijaan kohdetta kuvataan valtavalla määrällä pisteitä, jotka visualisoimalla saadaan kuva yhtenäisistä pinnoista. Laserkeilaimella taltioituja pistepilviä käytetään esimerkiksi arkkitehtuurissa, rakentamisessa ja kuluttajatuotteiden suunnittelussa. Tässä tutkielmassa keskitytään pistepilvien käyttöön laitossuunnitteluohjelmistossa, jossa käyttäjä haluaa katsella suurista laitoksista keilattuja pistepilviä ja mallintaa geometriaa niiden avulla.
Pistepilvien massiivinen koko aiheuttaa ongelmia niitä käsitteleville ja visualisoiville ohjelmistoille. Suuret pistepilvet eivät mahdu kerralla tietokoneen keskusmuistiin ja niiden visualisoiminen kestää kauan. Usein pistepilvi tallennetaan hierarkiseen tietorakenteeseen, joka mahdollistaa sen asteittaisen lataamisen kiintolevyltä ja sellaisen tarkkuustason valitseminen, joka mahdollistaa interaktiivisen ruudunpäivitystaajuuden.
Tässä tutkielmassa perehdytään pistepilvien visualisoinnissa käytettyihin hierarkisiin tietorakenteisiin ja todetaan niin kutsuttujen sisäkkäispistepuiden soveltuvan laitossuunnitteluohjelmiston pistepilvivisualisoijassa käytettäväksi. Lisäksi esitellään sisäkkäispistepuille yksinkertainen kompressiotekniikka ja tärkeimpiä pisteitä priorisoiva visualisointialgoritmi.
Lopuksi mitataan kompression ja visualisointialgoritmin vaikutusta suorituskykyyn. Pistedatan kompressointi pienentää tiedostokokoja ja lyhentää tietorakenteen rakennusaikaa, mutta kompression purkaminen vaatii laskenta-aikaa visualisointivaiheessa. Esitelty visualisointialgoritmi piirtää pisteitä ruudulle hitaammin kuin suoraviivainen toteutus, mutta katselijaa lähinnä olevat pisteet tulevat piirretyksi tarkemmalla resoluutiolla ja tyydyttävä tulos saavutetaan pienemmällä määrällä visualisoituja pisteitä.
Pistepilvien massiivinen koko aiheuttaa ongelmia niitä käsitteleville ja visualisoiville ohjelmistoille. Suuret pistepilvet eivät mahdu kerralla tietokoneen keskusmuistiin ja niiden visualisoiminen kestää kauan. Usein pistepilvi tallennetaan hierarkiseen tietorakenteeseen, joka mahdollistaa sen asteittaisen lataamisen kiintolevyltä ja sellaisen tarkkuustason valitseminen, joka mahdollistaa interaktiivisen ruudunpäivitystaajuuden.
Tässä tutkielmassa perehdytään pistepilvien visualisoinnissa käytettyihin hierarkisiin tietorakenteisiin ja todetaan niin kutsuttujen sisäkkäispistepuiden soveltuvan laitossuunnitteluohjelmiston pistepilvivisualisoijassa käytettäväksi. Lisäksi esitellään sisäkkäispistepuille yksinkertainen kompressiotekniikka ja tärkeimpiä pisteitä priorisoiva visualisointialgoritmi.
Lopuksi mitataan kompression ja visualisointialgoritmin vaikutusta suorituskykyyn. Pistedatan kompressointi pienentää tiedostokokoja ja lyhentää tietorakenteen rakennusaikaa, mutta kompression purkaminen vaatii laskenta-aikaa visualisointivaiheessa. Esitelty visualisointialgoritmi piirtää pisteitä ruudulle hitaammin kuin suoraviivainen toteutus, mutta katselijaa lähinnä olevat pisteet tulevat piirretyksi tarkemmalla resoluutiolla ja tyydyttävä tulos saavutetaan pienemmällä määrällä visualisoituja pisteitä.