1 はじめに
LiDAR（Light Detection and Ranging）は、レーザー光を照射してから戻ってくるまでの時間を計測することで距離を測定し、物体の3次元表面モデルを生成する技術です。この技術は都市モデリングに幅広く応用でき、都市計画、環境モニタリング、交通シミュレーションなどの分野で使用できます。 Python を使用して LiDAR 点群データを処理すると、効率、柔軟性、拡張性という利点があり、データ処理とモデリングのプロセスを大幅に簡素化できます。
2. データ取得
データ プロバイダーまたはパブリック データセットから LiDAR 点群データを取得する手順は次のとおりです。
•データのダウンロード: Python の標準ライブラリ urllib を使用してデータをダウンロードできます。簡単な例を次に示します。
import urlliburl = 'http://example.com/data.las'filename = 'data.las'response = urllib.request.urlopen(url)with open(filename, 'wb') as code:while True:chunk = response.read(1024)if not chunk:breakcode.write(chunk)
• データの解凍: .gz または .zip ファイルは、Python の標準ライブラリ gzip または zipfile を使用して解凍できます。簡単な例を次に示します。
import gzipwith gzip.open('data.gz', 'rb') as f_in:with open('data.las', 'wb') as f_out:shutil.copyfileobj(f_in, f_out)
•データの読み取り: 点群ライブラリ PCL または Open3D を使用して、.las や .ply などの点群データ形式を読み取ることができます。 Open3D ライブラリを使用した例を次に示します。
import open3d as o3dpcd = o3d.io.read_point_cloud("data.ply")
3. データの前処理
LiDAR 点群データには通常、ノイズ、外れ値、オクルージョンなどの問題があり、これらの問題を除去してより正確な 3 次元モデルを取得するには、データの前処理が必要です。データ前処理のステップには、データ クリーニング、フィルタリング、セグメンテーション、分類などが含まれます。これらの手順では、PCL や Open3D などの点群ライブラリと、numpy や scipy などの Python を使用したその他のデータ処理ライブラリを使用する必要があります。
4. データの視覚化
Python には、matplotlib、Plotly など、選択できる視覚化ライブラリが多数あります。これらのライブラリを使用すると、点群データをグラフまたはチャートとして表示し、点群データの理解と分析を向上させることができます。たとえば、matplotlib を使用して点群データの 3 次元散布図または曲面プロットを描画したり、Plotly を使用してインタラクティブな 3 次元グラフィックスを作成したりできます。
5. データモデリング
データ モデリング フェーズでは、Python のデータ モデリング ライブラリを使用してモデルを構築し、点群データ内のフィーチャを自動的に分類または識別できます。これらのモデルは、サポート ベクター マシン (SVM) やランダム フォレストなどの従来の機械学習アルゴリズム、または畳み込みニューラル ネットワーク (CNN) やリカレント ニューラル ネットワーク (RNN) などの深層学習アルゴリズムに基づくことができます。深層学習アルゴリズムを使用するには、大量のトレーニング データとコンピューティング リソースが必要です。
6. 都市モデルの生成
都市モデルの生成は、点群データを都市モデルに変換するプロセスです。このプロセスでは、Python の都市モデリング ライブラリを使用する必要があります。これらのライブラリは、点群データを 3D 都市モデルに変換し、セマンティック情報やその他の属性の追加をサポートするためのさまざまなツールと機能を提供します。たとえば、Citygml ライブラリを使用して 3 次元の都市モデルを作成し、建物の高さ、幅、長さ、その他の属性情報を追加できます。
7. データの出力と展開
最後に、生成された都市モデルを .OBJ、.FBX などの一般的なデータ形式にエクスポートし、都市計画、仮想現実、ゲーム開発などのさまざまなアプリケーションに展開します。この手順では、都市モデル処理ライブラリとファイル形式変換ライブラリを使用する必要があります。たとえば、Pyglet ライブラリを使用して都市モデルを .obj 形式に変換し、OpenGL を使用して視覚化できます。
完全なコードのダウンロード:
リンク: https://pan.xunlei.com/s/VNl3K4iD5zMWg4Dffd7N_ifIA1
抽出コード: 2wcw
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