Che cos'è una nuvola di punti?
La modellazione al computer e la grafica tridimensionale computerizzata si basano su una serie di punti lungo la superficie per un rendering corretto. I punti multidimensionali forniscono ai computer le informazioni necessarie per ricreare un oggetto fisico su un piano tridimensionale digitale. I punti associati a un particolare modello, immagine o altro elemento grafico sono definiti dalle coordinate X, Y e Z. Tutte le coordinate relative a tale immagine sono incluse in un concetto chiamato nuvola di punti. Le nuvole di punti rappresentano tutte le coordinate che aiutano a illustrare la superficie esterna di un oggetto tridimensionale.
Settori come quello manifatturiero utilizzano una nuvola di punti per il reverse engineering, la garanzia della qualità, la personalizzazione e la progettazione del prodotto. Utilizzando modelli di progettazione assistita da computer (CAD), è possibile scansionare e analizzare una parte particolare per accuratezza e standardizzazione. Una parte finita, quando scansionata e convertita in una serie di coordinate, deve corrispondere ai modelli CAD quando i rendering sono sovrapposti. Nella produzione medica, l'uso di modelli 3D simili può aiutare nella personalizzazione dei dispositivi medici per soddisfare le esigenze di pazienti specifici. L'imaging medico, come le scansioni di tomografia assiale computerizzata 3D (CAT), utilizza anche tali tecniche di compressione dei dati per convertire e compilare immagini in un modello computerizzato tridimensionale o quadridimensionale.
Da solo, una nuvola di punti non renderà una ricostruzione computerizzata di un oggetto. Invece, le nuvole di punti vengono utilizzate per creare un modello usando una varietà di metodi di ricostruzione della superficie. Ad esempio, un modello di mesh triangolare collega i vertici utilizzando una serie di triangoli per eseguire il rendering di un contorno approssimativo della superficie di un oggetto. Anche i modelli di superficie CAD e non uniformi con base razionale (NURBS) sono comunemente associati a varie applicazioni e metodologie di ricostruzione della superficie.
I rendering tridimensionali non sono l'unico uso per una nuvola di punti. Quando si esegue il rendering della superficie di un oggetto, l'aggiunta di informazioni sul colore o sulla trama genera una nuvola di punti a quattro dimensioni. Tali informazioni aggiuntive consentono agli utenti una maggiore agilità in termini di lavoro con immagini ricostruite e superfici di oggetti. Le immagini che utilizzano una nuvola di punti con informazioni sui colori consentono al software di elaborazione dei dati di ricostruire un modello di computer più realistico.
La raccolta di scansioni per la conversione in una nuvola di punti richiede attrezzature specializzate al fine di fornire le informazioni dettagliate necessarie per la ricostruzione. Sono necessarie speciali fotocamere 3D, scanner laser e altri dispositivi, nonché una qualche forma di framework di elaborazione per interpretare e rendere i dati della nuvola di punti. Alcuni programmi per computer possono eseguire il rendering di modelli di nuvole di punti basati su variabili di input sintetico. L'elaborazione sintetica della nuvola di punti espande ulteriormente le opzioni di modellazione computerizzata per la produzione, i dispositivi medici, la grafica generata da computer per il film e la creazione di un mondo virtuale o di un ambiente virtuale.