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点群データを可視化する!ビューワーソフトをご紹介!

メタバースやVR技術などが私たちの生活に浸透してきており、多くの分野で点群データの活用が進んでいます。今回は取得した点群データを閲覧するためのソフトをいくつかご紹介します。

 この記事を読むと以下の2つのことがわかります。
(1)点群データとは
(2)ビューワーソフトの比較

点群データとは

点群データとは現実世界に存在する物体の表面が持つ情報を点の集合として記録したものです。点群データは3次元の座標値 (x, y, z) と色の情報 (R, G, B) を持っています。点群データの取得方法は主にLiDAR、レーザースキャナ、ステレオカメラの3種類です。それらを平面に固定したり、ドローンや車両に搭載したりすることでデータを取得します。新型のスマートフォンではLiDAR機能がついているものもあるので、利用したことのある人も多いのではないでしょうか。

現実空間に存在する物体の3次元点群データを取得することで、仮想空間にその物体を構築し、現実世界を忠実に再現することできます。
建築分野でいえば、立ち入り困難な場所や巨大な構造物であっても自由な角度で眺めたり、他の情報を追加したりという操作が可能になります。最近ではメタバースやVRといった仮想空間を扱うエンタメ分野などでも利用されています。

ビューワーソフト

取得した点群データを閲覧するためには専用のソフトウェアが必要です。公開されているソフトウェアには無料のものもありますが、ソフトごとの違いは主に特殊な機能や扱うデータ量、快適性になります。ビューワーソフトでは点群処理ソフトと違って、点群から精度の高い面や立体を作り出せないものが多いので注意しましょう。

ビューワーソフトの比較

それではいくつかのビューワーソフトを紹介・比較していきます。

3D Point Studio

3D Point Studio は Intelligent Style株式会社と複数の大学が連携した研究プロジェクトで開発されました。インストール不要で、かつ一部機能を除いて無料で利用できるのが大きな特徴です。このソフトウェアは国土交通省が主催する令和元年度の「i-Construction 大賞」の優秀賞を受賞しました。
MMS(モービルマッピングシステム)やUAV(無人航空機)などの様々な機器から取得した点群データを取り込み、実務の効率化に寄与できる機能を備えています。*1

用途

日本国内の道路の点群データを利用したい場合におすすめです。3D Point Studioでは点群データに対して照明や道路標識、路面などの属性情報を付加していますので、データを加工せずとも利用できます。
こうした属性情報は機械学習(Deep Learning、Random Forest)で点群データから自動的に識別して作成されています。

3D Point Studioの特徴

このソフトウェアはオンライン版(Webシステム)とオフライン版(アプリケーション)で構成されています。

オンライン版(Webシステム)

オンライン版では国土地理院の地図上に表示した国土基本図の図郭(地図の区画)から閲覧したいエリアを選択し、そのエリアの点群データをダウンロードせずに閲覧することができます。
まとめると次のような特徴があります。
・EdgeやChromeなどのインターネットブラウザで閲覧できます。
・点群データをダウンロードしなくても良い。表示しているエリアが地図と連動します。
・任意区間を指定して編集することができます。

オフライン版(アプリケーション)

オフライン版ではオンライン版ではできない高度な機能を使用したり、プラグインで機能拡張したりすることもできます。具体的には次のような機能が備わっています。
・点群データを詳細に閲覧することができます。
・柱のみを検索したり、法面形状を検出したりします。
・プラグイン機能を拡張し、編集や解析を行えます。
・編集した点群データはビューモードに反映できます。

その他機能

ほかにも次のような様々な機能を使うことができます。
・構造物の把握
指定した2点間の距離だけでなく、横断図を作成することができます。

・差分と変状検出
異なる時間で取得された2つの点群データを比較して差分を抽出します。標識や街灯などの道路ストックを効率的に点検するのに役立ちます。

・目的地物の検索とデータの関連付け
標識や電柱など指定した地物を高速で検索し、自動でそれらを抽出します。点検調書や図面、現場写真と連携させることが可能です。

CloudCompare

CloudCompareもフリーのソフトウェアです。操作がわかりやすいので導入ソフトとして優れています。
エクスポートできるデータ形式にOBJ、DXF、STLがサポートされていないため、CADやCGへ活用しづらくなっていることに注意しましょう。

機能

・データの読み込みとカラーの変更
インポートすることのできるファイル形式が多数用意されています。カラー変更は主に「グレースケールへの変更」「高低差による色付け」の2つから選択することになります。

・メッシュの構築
ビューワー機能だけでなく、メッシュを作成する機能がついています。

・点情報の抽出
「任意点の位置情報抽出」「2点情報及びその距離」「3点情報及びその面積」「リスト形式での点情報出力」「ポリライン上の点情報出力」といった機能が用意されています。断面図を作成することもできます。

・格子データ・等高線データの作成
点群データを設計、施工、解析などに利用するためには格子データや等高線データに変換する必要があります。CloudCompareでは簡単な格子データや等高線データを気軽に作成できます。

以上のように点群データの基本的な操作を行うことができるので初心者におすすめですが、もっと機能がほしい場合には物足りなく感じるかもしれません。

Autodesk

Autodesk社はサブスクリプション登録していないユーザにも無償で点群データを確認するためのツールを提供しています。
主に3通りの方法があります。*2
・ReCap
点群データ処理のためのソフトウェアです。30日間は無料でReCap Proを利用することができますが、ReCapは無償利用が可能になっています。 Civil3DやInfraWorks、RevitなどのAutodesk社製品との連携に強いのが特徴です。。

・NavisWorks Freedom
無償でダウンロードできるNavisWorks Freedomの中の3Dビューア機能を使用します。

・Autodesk Drive
Recap ProからBIM 360 Docs/Autodesk DocsまたはAutodesk Driveに点群をアップロードします。そこから、プロジェクトを共有しブラウザで開いて表示します。

プログラミング

ソフトウェアではありませんが、点群データのデータ量が小さい場合や点群データを加工する必要がない場合は自分でコードを書いて点群データを可視化することも可能です。
インターネット上で調べれば、たくさんのコード例を見つけることができますし、点群データ用のオープンソースライブラリもあります。

まとめ

点群データというと導入コストが大きかったり、規模が大きいイメージがあったりするかもしれません。しかし、今回ご紹介した点群ビューワーの中には無料で使えるものもあったように、今後点群データを取得・加工するハードルはどんどん低くなっていくことでしょう。そうして小さな事業者や個人に普及すれば、新たなイノベーションが誕生するかもしれませんね。

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*1 3D Point Studio「点群ブラウザ 3D Point Studio」

https://www.pointstudio.jp/

*2 Autodesk Support「点群データを確認するための無償のAutodeskツールとは」

https://www.autodesk.co.jp/support/technical/article/caas/sfdcarticles/sfdcarticles/JPN/What-are-free-Autodesk-tools-to-review-Point-Cloud-data.html

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