[Blender] pcd 포인트 클라우드 데이터를 블렌더에서 사용하기

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개요

• 롯데월드 부산 프로젝트를 앞두고 ArcEye로 스캔한 pcd 데이터를 3D 모델링에 잘 사용할 수 있는 방법이 없을지 생각해보다가 블렌더에서 포인트 클라우드 데이터를 활용하는 방법을 찾아서 적용해보았다.
• 블렌더에서 포인트 클라우드 데이터를 볼 수 있다면 모델 형상을 참고하고 전체 모델링 스케일을 맞추는 데에 유용할 것이라고 판단했다.

 

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활용 방법 1 -포인트 색상 확인

• 포인트 클라우드 파일을 준비한다. (.pcd 파일)

 

 

• CloudCompare 프로그램을 이용하여 pcd 파일을연다.

CloudCompare - Downloads

 

 

• 위쪽 툴 중 Segment 기능을 사용한다.
  (맵을 자르는 이유는 전체를 ply 파일로 변환해서 블렌더에 import 하면 부하가 커져서 블렌더가 꺼지기 때문.)
  (포인트 수를 줄여서 전체 맵을 사용할 수 있는 기능은 맨 아래 참고사항에 추가했다.)

 

 

• 마우스 왼쪽 버튼으로 다각형을 그려서 이어나갈 수 있고 마우스 오른쪽 버튼으로 다각형을 완성한다.

 

 

• 다각형을 그렸다면 우측 상단에 Export selection 기능을 이용하여 오리지널 데이터는 유지한 채로 분리할 수 있다.

 

 

• ply 파일로 export 할 포인트 클라우드 데이터만 viewport에 띄워놓은 후 [File] - [Save]에서 ply 포맷으로 저장하면 된다.

 

 

PLY 파일 포맷이란?
- Designed to store three-dimensional data from 3D scanners
- Including color and transparency, surface normals, texture coordinates and data confidence values.

 

PLY (file format) - Wikipedia

 

 

• 저장을 할 때 두 가지 옵션이 있다. Binary와 ASCII에 대한 설명은 아래와 같고 두 타입 모두 Blender에 import가 가능하다. 압축률이 높은 Binary 옵션을 사용하는 것이 좋다고 판단했다. (ASCII 타입은 Binary 타입에 비해 3배나 높은 용량이 표시되는 것을 볼 수 있다.)

Binary : The data is simply packed closely together at the endianness specified in the header and with the data types given in the property records.
ASCII : The vertices and faces are each described one to a line with the numbers separated by white space.

PLY (file format) - Wikipedia

 

 

• 이제 블렌더를 열어서 ply 파일을 import 한다.

 

 

• 처음 보게 되는 모델은 렌더된 형태가 아니라 이름 그대로 단순히 포인트가 클라우드화 된, 점들이 모여있는 형태를 볼 수 있다. 색상까지 보고싶다면 조금의 몇 가지 기능을 이용해야 한다.

 

 

• 먼저, Geometry Node Editor 창을 열어서 노드를 하나 생성한다.

 

 

• [Mesh to Points]와 [Set Material] 노드를 생성하여 연결한다.
• [Mesh to Points]의 Radius 옵션으로 포인트 클라우드 점의 지름을 정할 수 있다.
• 메테리얼은 바로 뒤에서 생성해서 적용할 예정

 

 

• 메테리얼을 하나 생성해서 [Attribute] 노드를 추가하고 컬러를 연결한다.
• 여기서 가장 중요한 점은, [Attribute]의 [Name]에 “Col”을 입력해야 한다는 점이다. 대소문자 구분을 하기 때문에 정확히 입력해야 한다.

 

 

• 메테리얼을 만들었다면 다시 Geometry Node Editor로 가서 방금 만든 메테리얼을 적용한다.

 

 

• 이제 거의 끝났는데, 색상이 렌더되려면 [EEVEE] 렌더 엔진으로는 지원되지 않아서 [Cycles] 엔진으로 변경한다. 샘플링 숫자는 너무 크면 렌더가 오래 걸리기 때문에 적당히 낮춰서 편한 설정으로 사용하면 된다.

 

 

• 메테리얼이 빛의 영향을 받기 때문에 Light를 추가해야 한다.

 

 

• 라이트를 추가하면 색상까지 렌더되는 것을 불 수 있다.

 

 

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활용 방법 2 -포인트 메쉬화 하기

색상을 볼 수 있는 방법 외에 포인트를 메쉬화 해서 보는 방법도 있다.

Geometry Node를 활용해서 볼 수 있다. 아래 [Mesh to Points] - [Set Material]은 색상을 보는 용도, 위에 [Points to Volume] - [Volume to Mesh]는 메쉬화 하는 노드이다.

Density, Radius, Threshold 값은 캡쳐된 설정을 따르는 것을 추천한다. (프로젝트에 따라 세부 조정 가능)

VoxelAmount 값은 컴퓨터 사양에 따라서 1000 이상으로, 형태가 잘 보일 정도로 높이는 것을 추천한다.

 

 

위와 같은 설정을 했을 때 포인트사이에 보간이 되어 메쉬 느낌으로 채워지는 것을 볼 수 있다.

 

 

메쉬화 된 맵은 블렌더 Edit 모드를 통해서 불필요한 폴리곤을 지우고 필요한 에셋만 남겨서 export 할 수 있다.

 

 

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참고사항

• Subsample 기능을 사용하여 포인트 수를 줄일 수 있다. 이로써 전체 맵을 한 번에 변환할 수도 있다.

• Random : 전체 포인트 수 중에서 사용할 포인트 수를 직접 지정하여 줄일 수 있다. 현재 2억이 넘는 포인트를 2천만 정도로 줄일 수 있다는 뜻. 랜덤으로 줄어들기 때문에 전체적인 형상은 유지한다.

• Random(%) : 전체 포인트 수 중에서 일정 비율 만큼의 포인트만 사용하도록 설정한다.

 

 

*2억 개의 포인트 중 10%만 사용하여 렌더한 모습

 

 

*Geometry Node 원형 크기를 늘려서 더 선명하게 보는 방법이 있다. 0.02m → 0.05m로 확대

 

 

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*참고 영상

 

 

 

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