Trabalhar com nuvem de pontos no AutoCAD é uma funcionalidade que poucos profissionais conhecem. Aproveite e aprenda agora!
Poucos profissionais sabem, mas o AutoCAD oferece suporte para a visualização de arquivos de nuvens de pontos e conta com um pacote completo de ferramentas, mas o que é uma nuvem de pontos afinal?
O que é uma nuvem de pontos?
Uma nuvem de pontos é um conjunto de pontos de coordenadas dentro de um espaço tridimensional que representam a forma, tamanho e localização objetos ou superfícies.
Cada ponto representa uma única medição espacial na superfície do objeto, porém a quantidade de pontos é gigantesca sendo muito comum ultrapassar a casa dos milhões de pontos.
Uma nuvem de pontos não se limita a informações de coordenadas, dependendo do processo empregado podemos extrair outros tipos de informações, por exemplo:
- Coordenadas espaciais: Localização do ponto ( X, Y e Z).
- Cores: RGB (Vermelho, Verde e Azul).
- Normal: Eixo perpendicular do ponto, importante para aplicar corretamente as fontes de luz que geram sombras e outros efeitos visuais.
- Timestamps: Informações como data, hora e dia.
- Intensidade: diferentes intensidades indicam as propriedades do material daquela superfície.
- Densidade: Quanto maior a proximidade dos pontos, mais precisa a informação da complexidade da superfície.
- Classificação: os pontos podem ser classificados como parte de um objeto específico (edifício, vegetação etc.)
Uma forma mais simples de entender uma nuvem de pontos é se compararmos com os pixels presentes em uma imagem digital. Precisamos de uma grande quantidade de pixels para formar uma única imagem.
Sendo assim uma nuvem de pontos consegue reunir um grande número de medições espaciais únicas em um conjunto de dados que pode representar uma geometria complexa com altíssima precisão.
Como criar uma nuvem de pontos?
Uma nuvem de pontos é criada a partir de um scanner 3D utilizando tecnologias como a Lidar ou fotogrametria. Vamos conhecer um pouco mais sobre estes processos.
O LIDAR (Light Detection and Ranging) é uma tecnologia óptica de detecção remota, capaz de medir a distância entre si e um alvo.
Um scanner com a tecnologia LIDAR possui um sensor que emite uma luz laser que viaja até um alvo, que refletirá em sua superfície e depois retornará a sua fonte. Como a velocidade da luz é um valor constante podemos calcular a distância até o alvo.
Distância = (Velocidade da Luz x Tempo de Voo) / 2
A partir da localização do sensor é possível assim determinar a coordenada XYZ da superfície, que é representada por um ponto. Este processo é repetido milhares (ou até milhões) de vezes até construir uma “nuvem de pontos”.
Já a Fotogrametria é um processo capaz de extrair informações 3D a partir de múltiplas fotos sobrepostas tiradas de diferentes posições e ângulos, criando um modelo digital.
A fotogrametria emprega processos de análise estereoscópica, triangulação e algoritmos para criar um modelo 3D preciso do elemento fotografado.
Com estas técnicas podemos gerar modelo tridimensional composto por uma imensa nuvem de pontos, que representa com imensa precisão a superfície do objeto, onde estas informações podem ser tratadas e melhoradas através de softwares como o Autodesk Recap.
A grande vantagem é que o AutoCAD consegue abrir arquivos de nuvem de pontos com os formatos .RPC (Point Cloud Project) e .RCS (Point Cloud Scan), ambos gerados pelo Autodesk Recap Pro. Então vamos entender como visualizar e trabalhar com estes tipos de arquivos.
Nuvem de pontos no AutoCAD
Para abrir um arquivo de nuvem de pontos no AutoCAD precisamos utilizar a ferramenta X-ref, que pode ser acessada na aba Insert, painel Reference e clicando na “setinha” no canto direito do painel.
Será exibida a janela External References, que vai permitir carregar o arquivo de nuvem de pontos para dentro do AutoCAD.
No canto superior esquerdo temos o botão Attach, que permite selecionar o tipo de arquivo que será inserido no seu projeto. Clique na seta e selecione a opção Attach Point Cloud.
Na janela Select Point Cloud File localize o seu arquivo. Observe que no campo Files of Type é possível alternar entre os formatos .RCP e .RCS.
Um aspecto importante de se observar é o tamanho do arquivo. No meu exemplo ele tem 4.82 GB! Porém como ele esta referenciado ao arquivo isso não será um problema.
Ao clicar em Open será exibida a janela Attach Point Cloud onde podemos fazer alguns ajustes, caso seja necessário. No canto inferior esquerdo é possível exibir os detalhes, onde podemos consultar algumas informações da nuvem de pontos que estamos carregando.
Observe que temos informações como a quantidade de pontos, dados dos pontos, unidade e dimensões do arquivo.
A única alteração que eu costumo fazer é no campo Insertion Point, para que o arquivo seja inserido na coordenada 0,0,0. Então basta desmarcar a opção Specify On-screen. Isso faz com que a nuvem de pontos seja inserida na coordenada absoluta do AutoCAD.
Agora é só aguardar o AutoCAD carregar o arquivo.
Caso você não esteja familiarizado com a visualização 3D do AutoCAD, basta manter a tecla Shift pressionada e o botão de rolagem do mouse pressionado e arrastar o mouse.
Arquivos de nuvem de pontos precisam de uma grande quantidade de pontos para que seja possível visualizar os detalhes da edificação. Você vai notar que ao se aproximar demais do modelo é possível visualizar os pontos, porém vai ficando difícil de “entender” o modelo.
O mais interessante de se utilizar o AutoCAD para visualizar arquivos de nuvem de pontos são as ferramentas disponíveis trabalhar com estes tipos de arquivos. Para acessá-las basta selecionar o arquivo de nuvem de pontos que a aba de contexto Point Cloud será exibida.
Vamos conferir o que cada um destes campos oferece de recurso para trabalharmos com nosso arquivo de nuvem de pontos.
Point Cloud – Display
No painel Display o primeiro campo é o Point Size que controla o tamanho dos pontos da nuvem. Aqui podemos escolher valores de 1 a 10.
Não existe um valor “correto” mas valores mais altos facilitam a visualização de perto, então vá ajustando até obter um resultado satisfatório.
Já o campo Level of Detail permite alterar a quantidade de pontos que é exibida na tela. Lembrando que este recurso não vai “adicionar pontos”, sendo assim o valor 10 é a quantidade total de pontos e valores menores vão reduzir a quantidade de pontos exibidos.
Obviamente o valor 10 é o mais recomendado, porém valores menores deixam o arquivo mais leve na hora de navegar por ele.
Já na parte inferior do painel Display temos ferramentas de navegação.
A primeira delas é o modo Perspective, que como o nome diz, permite ativar a visualização em perspectiva do projeto.
Apesar da perspectiva oferecer um modo de exibição mais realista ela é um pouco mais pesada, então particularmente recomendo o modo ortogonal.
Ao lado da opção Perspectiva temos mais três ferramentas de navegação:
- 3D Orbit – permite girar a visualização (mas você pode fazer isso mantendo os botões shift e de rolagem do mouse pressionados e mover o mouse).
- 3D Swivel – Simula o efeito de movimento de uma câmera fixada sobre um tripé.
- 3D Walk – Simula o efeito de caminhada (precisa do modo perspectiva ativado), sendo bem interessante para definir alguns enquadramentos da vista, uma vez que exibe o painel Position Locator, que oferece um controle bem preciso.
Isso permite que você crie ângulos bem interessantes, que podem ser salvos com a ferramenta View Manager. Se não conhece essa ferramenta vou compartilhar um link do artigo que explico em detalhes como salvar vistas no AutoCAD.
Visualization
No painel Visualization podemos controlar a forma com que a nuvem de pontos é exibida. O primeiro campo de configuração que temos é o Scan Colors, onde podemos escolher diferentes padrões de cortes para os pontos.
Vamos entender a diferença entre cada uma dessas opções:
- Scan Colors: Estiliza cada ponto com base nas cores obtidas pelo scanner RGB.
- Object color: Estiliza cada ponto com base na propriedade da cor do objeto da nuvem de pontos. Pode haver variações da cor de objeto de acordo com as configurações de iluminação.
- Normal: Exibe cada ponto com base na direção normal (vetor perpendicular da face) onde os eixos X, Y e Z possuem diferentes cores.
- Intensity: Exibe cada ponto com base no valor de reflexibilidade do ponto, que pode variar dependendo da cor, textura da superfície, ângulo ou do ambiente.
- Elevation: Exibe cada ponto com base no valor de Z.
- Classification: Exibe cada ponto com base na classificação realizada no pós-processamento, como solo, construção, água, vegetação, estradas etc.
A nuvem de pontos que usei como exemplo os pontos não estão classificados, desta forma a opção Classification não ficou disponível, mas basicamente cada elemento classificado é exibido de uma cor diferente.
Caso você utilize as opções Intensity, Elevation ou Classification, o campo Color Schemes ficará disponível, permitindo escolher diferentes esquemas de cores.
Nuvens de pontos podem ser complicadas de visualizar, principalmente quanto temos uma grande volume de diferentes elementos, então diferentes modos de exibição costumam facilitar muito o trabalho.
Você também pode customizar o esquema de cores no campo Color Mapping.
Clicando em Color Mapping será exibida a janela Point Cloud Color Mapping, aqui temos uma aba para cada um dos esquemas de cor que permitem a customização.
As abas Intensity e Elevations tem os mesmos campos de configuração, divididos em duas áreas: Color Scheme e Range of colorized Points.
Aqui você pode personalizar esquemas de cores existentes ou até mesmo criar novos esquemas, alterando as cores e quantidades de cores e o intervalor entre elas.
Já a aba Classification você pode controlar a exibição dos pontos correspondentes a cada classificação, clicando no ícone On/Off e também é possível alterar a cor de classificação atribuída aos pontos.
Um outro campo interessante é o Transparency, que como o nome já diz permite controlar a transparência da nuvem de pontos.
A escala de transparência varia de 0 a 90, onde 0 é sem transparência e 90 é o máximo de transparência.
Por fim temos as ferramentas de controle de iluminação e sombras.
O primeiro campo é o Point Cloud Light, onde temos três opções de iluminação:
- No Lights: Sem efeito de iluminação (a iluminação é a da própria nuvem de pontos).
- Single Sided: Iluminação de um único lado que assume a fonte de luz de um ângulo de visualização.
- Double Sided: Iluminação de dois lados. Os vetores normais de direção negativa são tratados como direção positiva vetores normais. Por exemplo, a parte posterior de uma parede seria iluminada da mesma maneira que o lado frontal.
Em seguida temos a opção Shading, que só é ativada quando selecionamos a opção Single sided ou Double sided. Esta opção define se o brilho dos pontos será difuso (fosco) ou especular, utilizando o sistema de sombreamento abaixo:
- Diffuse shading: Utiliza sombreamento difuso (de Lambert) para obter uma aparência opaca.
- Specular Shading: Utiliza sombreamento especular (Phong) para obter uma aparência com mais brilho.
E logo abaixo temos o campo Light Source, que determina a origem de luz para as nuvens de pontos quando a iluminação é ativada. São apenas duas opções:
- Default lighting: Utiliza padrão de iluminação de nuvem de pontos: duas luzes em qualquer lado da vista com a iluminação ambiente.
- Single Source Light: Utiliza uma única luz na direção da vista similar à iluminação do Autodesk ReCap.
Perceba que a iluminação da sua nuvem de pontos é uma combinação de luzes e sombras, que podem variar de um arquivo para outro.
Cropping
O painel Cropping oferece uma série de recursos para “recortar” sua nuvem de pontos para um determinado limite, que pode ser poligonal, retangular ou circular.
Com uma nuvem de pontos recortada, temos um menor numero de pontos, um melhor entendimento da área que está sendo analisada e ajuda o AutoCAD a ter um melhor desempenho.
O processo é muito simples, basta selecionar a opção desejada e fazer uma seleção da área que deseja recortar. Ao finalizar a seleção será exibida a mensagem perguntando qual a área do recorte vai ficar, onde Inside manter a área interna da seleção e Outside mantém a área externa da seleção.
Como você deve ter observado o método de recorte é “2D”, desta forma é importante recorrer a vistas ortogonais para obter uma maior precisão do recorte.
Temos ainda três outras ferramentas no painel Cropping, que só são exibidas quando temos uma área de recorte ativa.
Elas afetam a área recortada, vamos entender o que cada uma delas controla:
- Show/hide – o recorte se mantém ativo, porém você pode exibir ou ocultar ele.
- Uncrop all / Uncrop Last – remove todos os recortes / remove o último recorte.
- Invert – inverte o recorte atual, exibindo a área oculta e ocultando a área exibida.
Por fim temos um recurso “escondido”. Observe que ao lado do título Cropping temos uma seta que expande a janela exibindo a ferramenta Crop State.
Lembrando que esta ferramenta só fica ativa se você tiver uma área de recorte ativa. Clicando no botão a esquerda será exibida uma mensagem pedindo para você definir um nome para o corte.
Ao escolher um nome este recorte fica salvo. O que é bem prático pois você não precisa ficar recriando o mesmo recorte várias vezes. Todos os recortes salvos ficam disponíveis na lista suspensa.
Section
A ferramenta Section cria um plano de corte que pode ser movimentado através da nuvem de pontos, sendo extremamente versátil para entender a geometria do espaço. Você vai observar que na lista suspensa temos uma série diferentes tipos de cortes.
Um ponto importante aqui é que o alinhamento dos planos de corte é baseado na configuração atual da UCS, o que pode exigir atenção principalmente quando falamos de “frente-atrás” e “direita-esquerda”.
Ao inserir o plano de corte a geometria é imediatamente cortada e um plano de corte é exibido.
Se você selecionar o plano de corte somos direcionados para a aba Secion plane, onde temos ferramentas que auxiliam a manipulação do plano de corte.
O painel Display exibe a ferramenta Live section que quando ativada (em azul) exibe a nuvem de pontos cortada, já quando desligada o plano de corte é exibido mais não corta a geometria.
Já em Modify você pode realizar modificações no plano de corte, como modificar sua forma e rotação.
A opção plane permite modificar o formato do plano. As opções são:
- Plane: cria um plano de corte.
- Slice: cria uma “fatia” da nuvem de pontos.
- Boundary: Permite selecionar o limite de um sólido 3D, superfície, malha ou nuvem de pontos e colocar o plano de corte.
- Volume: Permite criar um plano de seção de volume delimitado.
A opção Add jog permite criar uma “quebra no plano de corte, recurso muito útil para nuvens de pontos complexas.
Por fim o Rotate permite girar o plano de corte, de 90 em 90 graus.
No campo Adjust você pode reposicionar o plano de corte com valores específicos. Lembrando que o valor exibido se baseia na coordenada e eixo UCS ativo.
Observe que um dos campos está bloqueado e zerado. Ele só é habilitado caso você utilize o plano de corte Slice, que precisa de dois valores para o seu controle.
Por fim temos o Generate, onde precisamos ter um pouco de atenção.
Como assim?
A aba Section não é exclusiva para nuvem de pontos, desta forma a opção Generate section box não funciona com nuvem de pontos. Mas temos a opção Extract Secion lines, que funciona exclusivamente com nuvem de pontos.
Ao clicar em Extract Section Lines você vai precisar clicar na nuvem de pontos para que a janela Extract Section Lines from Point Cloud seja exibida.
Aqui temos campos que permitem configurar o “corte” que será gerado. Vou fazer um resumo do que cada campo controla:
- Extract: Cria linhas ou polilinhas 2D ao longo da interseção estimada da nuvem de pontos com o plano de corte.
- Output Geometry: define a camada, a cor e o tipo de objeto da geometria extraída
- Maximum Points to process: Limita o número de pontos processados e calcula o tempo para extrair a geometria (quanto mais pontos, maior o tempo).
- Extraction tolerances: controla a tolerância do comprimento, conexão e ângulo das linhas criadas.
Pelo menos nos modelos em que fiz um teste a ferramenta se limita ao perímetro da nuvem de pontos, não conseguindo extrair ou entender informações como paredes e outros elementos.
Extract
Aqui infelizmente vou ter que passar o conceito de forma teórica, uma vez que é necessário uma nuvem de pontos com dados estruturados e a nuvem de pontos que eu tenho é mais simples.
A opção Edge infere a interseção entre dois segmentos planos adjacentes e cria uma linha ao longo da aresta. O processo é simples, você só precisa clicar em um plano da nuvem de pontos e depois em outro plano adjacente que uma linha seja criada.
A opção Corner cria um objeto de ponto na interseção de três segmentos planos em uma nuvem de pontos. Para isso é necessário que você clique em três segmentos planos.
Por fim a opção Center line cria uma linha através do eixo de centro de um segmento cilíndrico em uma nuvem de pontos.
A opção Extract Section lines eu já apresentei junto com a ferramenta Section, de forma que este botão é um acesso direto para a ferramenta.
Options
O painel Options tem recursos bem simples, a começar pela janela Point Cloud Manager, que nada mais é do que uma janela para o gerenciamento da sua nuvem de pontos, exibindo nuvem de pontos, regiões e digitalizações.
A quantidade de informações disponíveis aqui vai depender de como o arquivo de nuvem de pontos foi gerado. Lembrando que nuvens de pontos com dados estruturados oferecem um maior leque de opções.
A opção External reference abre a janela Xref, que gerencia os arquivos vinculados ao projeto atual, no caso, a nossa nuvem de pontos.
Temos um recurso “adicional” clicando na seta ao lado do nome Options, que expande a janela e exibe a opção Show Bounding Box.
O campo Show Bounding Box controla a exibição da “caixa branca” ao redor da nuvem de pontos. temos aqui três opções:
- Always on: a caixa fica sempre visível.
- On whem selected: a caixa só é visível quando a nuvem de pontos é selecionada.
- Always off: a caixa fica sempre desligada.
Conclusão
O AutoCAD conta com um amplo leque de ferramentas para a manipulação de arquivos de nuvem de pontos, que além de bem versáteis, são super intuitivos de se trabalhar.
Tem alguma dúvida no processo de trabalho com nuvem de pontos ou alguma outra sugestão? Compartilhe sua dúvida, ela pode virar uma publicação exclusiva!
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