In den letzten Jahren ist die Verwendung von 360°-Kameras wie Insta360 und DJI Osmo für die 3D-Rekonstruktion weit mehr als ein Nischenlaborexperiment geworden.

Über zahlreiche technische Praktiken weltweit hinweg ist der Arbeitsablauf bemerkenswert ähnlich geworden: Ein Bediener trägt eine 360°-Kamera mit sich, um Panoramabilder zu erfassen.exportiert die Bilder im GleichwinkelsformatDie verarbeiteten Bilder werden in COLMAP eingespeist, wo die Kamerapositionen mithilfe von Structure-from-Motion (SfM) geschätzt werden.Die resultierenden Daten werden dann mit Hilfe von Open-Source-Frameworks wie nerfstudio und gsplat verarbeitet, um ein 3D-Gaussian Splatting-Modell (3DGS) zu trainierenIn kleinen Räumen mit reichhaltigen Texturmerkmalen und gleichbleibender Beleuchtung können die entstehenden Modelle eine hervorragende Bildqualität bieten.

Es gibt auch fortschrittlichere technische Ansätze. Zum Beispiel verwenden einige Workflows Roh-Doppel-Fisheye-Frames direkt als Eingabe,Während andere auf spezialisierte panoramische Rasterisierungsrahmenwerke wie gsplat360 und PFGS360 zurückgreifenDiese technischen Ansätze entwickeln sich weiter, unterstützt von sehr aktiven Open-Source-Communities.

Die Schlussfolgerung ist klar: 360°-Kameras für den Verbraucher sind in der Lage, 3DGS-Modelle herzustellen.

Wo liegt also die Grenze?

Wenn der oben genannte 3D-Wiederaufbau-Workflow von kleinen Innenräumen auf größere Räume wie ganze Etagen, Außenstraßen und große Waldflächen erweitert wird,Die Kernherausforderung kommt immer auf eine kritische Stufe zurück.:Schätzung der Kameraposition.

Ein rein optisch-basiertes SfM hat mehrere unvermeidliche Einschränkungen:

• Texturabhängigkeit:In Umgebungen mit schwacher Textur wie Wäldern, schneebedecktem Gelände, großen weißen Wänden und Glasvorhangwänden können Merkmale schwer zu vergleichen sein.Die Kameraposen können verschoben oder nicht berechnet werden..
• Abhängigkeit von der Beleuchtung:In unterirdischen Parkhäusern, schlecht beleuchteten Innenräumen oder nächtlichen Umgebungen kann ein reduziertes Bildsignal-Rausch-Verhältnis die Rekonstruktionsqualität direkt beeinträchtigen.
• Drift über lange Flugbahnen:Je länger der Akquisitionsweg und je mehr Schleifenschließungen beteiligt sind, desto bedeutender werden die kumulierten Fehler.
• Es gibt keine wirkliche physikalische Skala:SfM rekonstruiert eine Szene nur bis zu einer Ähnlichkeitstransformation. Das resultierende Modell weiß nicht, wie lang ein Meter ist.oder Kontrollpunkte für die Abmessungen erforderlich sind.

Es gibt noch eine andere praktische Herausforderung:Wenn Daten, die über ein großes Gebiet gesammelt wurden, fehlschlagen, kann die Wiederholung der Felduntersuchung kostspielig sein.In vielen Arbeitsabläufen können die Bediener nicht sofort feststellen, ob die aufgenommenen Bilder für die Modellschulung geeignet sind.Sie müssen oft auf eine Arbeitsstation zurückkehren und den gesamten COLMAP-Workflow ausführen, bevor sie feststellen, dass bestimmte Abschnitte des Datensatzes nicht verwendet werden können.

360°-Kameras für Verbraucher bieten bereits eine ausgezeichnete Bildverarbeitung, und Panorama-Kameras können viele selbst entwickelte Vermessungskameras in Bezug auf Kosten und Bildqualität übertreffen.

Die Schwäche der Gesamtlösung ist nicht die Bildgebungs-Hardware selbst, sondern der Mangel an einem stabilen Poseschätzungssystem, das die räumliche Messung in der realen Welt unterstützen kann.

Um die grundlegenden Einschränkungen der rein visuellen SfM-Rekonstruktion zu beseitigen, einschließlich Ausfall in Umgebungen mit schwacher Textur, Abbau bei schlechten Lichtverhältnissen, Drift über lange Flugbahnen,und das Fehlen einer echten Messskala.

Als tragbares LiDAR SLAM-Scan-Gerät ist TourPop mit einem LiDAR-Sensor mit einer Punktgeschwindigkeit von 48.000 Punkten pro Sekunde sowie einem integrierten Stromgriff, einer Steuerungseinheit,und DatenspeichersystemDas Gerät verfügt nicht über ein integriertes Panoramabildmodul, sondern über eine standardisierte universelle Montageoberfläche, die eine breite Palette von 360°-Kameras von Drittanbietern unterstützt.die Nutzer in die Lage versetzen, ihre vorhandenen Bildgebungsgeräte weiterhin zu nutzen.

Die beiden Sensorsysteme haben klar definierte Rollen und arbeiten zusammen:

Durch die Verwendung von LiDAR-Punktwolken zur Berechnung der Flugbahn des Geräts stützt sich TourPop nicht auf die Abgleichung von Bild-Funktion für die Schätzung der Pose.Es kann eine stabile Positionierung in Umgebungen mit schwacher Textur wie Wäldern und verschneiten Gebieten aufrechterhalten, aber auch in schwach beleuchteten Umgebungen wie Parkhäusern und nächtlichen Szenen.

LiDAR-Beobachtungen liefern dem Modell auch eine wahre physikalische Skala, wodurch sichergestellt wird, dass räumliche Dimensionen direkt der realen Umwelt entsprechen.Benutzer können Entfernungsmessungen vor Ort durchführen, Breiten, Höhen und andere räumliche Dimensionen direkt innerhalb der aufgenommenen Szene.

Die Renderingqualität von 3DGS hängt stark von der Qualität der Originalbilder ab.TourPop bietet im Hinblick auf die Anschaffungskosten erhebliche Vorteile gegenüber All-in-One-Raumkameras, Bildverarbeitung und Hardware-Flexibilität.

Die Software von TourPop integriert eine hybride 3DGS-Ausbildungsarchitektur.LiDAR-Punktwolken als primäre räumliche Referenz, wobei bildbasiertes SfM als Hilfsmechanismus für die Bildwahl und -filterung dient.

Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Eine einheitlichere und strukturiertere Gauss-Punkteverteilung, die das in rein optischen Lösungen häufig vorkommende Streuungsgeräusch deutlich reduziert.
• Stabile 3D-Rekonstruktion in komplexen Umgebungen mit schwachen Texturen oder geringer Beleuchtung, wodurch die Auswirkungen von Umweltbedingungen auf den Modellierungsprozess verringert werden.

Das Konzept der"Raumkamera"Das Kernkonzept ist, dass das Gerät nicht nur 360°-Panoramabilder erfasst.Es zeichnetvollständige räumliche Daten zusammen mit genauen räumlichen Posen und einer messbaren realen Skala.

TourPop verfolgt die gleiche technologische Richtung, wobei eine differenzierte Umsetzung angenommen wird:

Eine offene 360°-Kamera-Architektur in Kombination mit LiDAR SLAM als Kerntechnologie für die Posestimation.

• Benutzer können ihre vorhandenen 360°-Kameras direkt auf TourPop montieren und als visuelle Bildgebungseinheit verwenden.
• LiDAR erstellt einen kompletten räumlichen Rahmen und bestimmt gleichzeitig genau die Position, Ausrichtung, Bewegungsdistanz und die realen Dimensionen der Umgebung des Geräts.
• Nach der Akquisition ist die Ausgabe nicht einfach eine Sammlung von Panoramabildern, sondern eine Folge von Panoramen mit genauen Poseninformationen,Begleitet von messbaren LiDAR-Punktwolken und 3D-Gaussian Splatting-Modellen.

Einfach ausgedrückt: TourPop upgrades a consumer-grade camera that can only capture panoramic imagery into a professional spatial data acquisition terminal capable of comprehensively recording three-dimensional spatial information.

Die offene, modulare Kamera-Architektur basiert auf zwei praktischen Erwägungen.

Erstens ist es im Bereich der Vermessungs- und Kartenhardware schwierig, einen Panoramabildsensor, der sowohl niedrige Kosten als auch eine hervorragende Bildqualität vereint, selbständig zu entwickeln.

Zweitens haben 360°-Kameraprodukte relativ kurze Produktzyklen und entwickeln sich schnell.Wenn Benutzer ihre Kameras aktualisieren oder neue Generationen von 360°-Kameras auf den Markt kommen, kann das TourPop-System weiterhin verwendet werden, ohne das gesamte Beschaffungssystem zu ersetzen.

TourPop kann eine Reihe von räumlichen Datenprodukten erzeugen:

• Farbige Punktwolken:Mit einer wahren physikalischen Skala, die die Messung von Entfernungen, Höhen, Flächen und anderen räumlichen Dimensionen ermöglicht.
• 3DGS-Modelle:Erbringt eine fotorealistische visuelle Qualität mit Unterstützung für freie Aussichtspunkte und Flugbahnnavigation.
• Panoramabilder mit Posetag:Panoramen können räumlich betrachtet und navigiert werden, wobei jedes Bild seine genaue Position in der Umgebung enthält.
• Maschenmodelle:Aus Bildern und/oder Punktwolken mit Hilfe von Software von Drittanbietern für Visualisierung, Bearbeitung und Rendering erzeugt.
• BIM-Modelle:Weiterentwickelt unter Verwendung von Software von Drittanbietern für die technische Informationsübermittlung.

Anmerkung:Mesh- und BIM-Modelle erfordern eine zusätzliche Verarbeitung mit professioneller Software von Drittanbietern.

1. Benutzer, die bereits 360°-Bildgeräte besitzen und regelmäßig 3DGS-Rekonstruktionen oder groß angelegte räumliche Digitalisierung durchführen.
2. Anwendungen, die die Raumdokumentation im Innen- und Außenbereich, die digitale Darstellung von Kultur- und Tourismusaktivitäten und die schnelle 3D-Rekonstruktion von realen Umgebungen umfassen.
3. Szenarien, die eine Gesamtdarstellung räumlicher Abmessungen erfordern, jedoch keine strengen Anforderungen an die Messgenauigkeit auf Millimeterebene haben,einschließlich der schnellen 3D-Rekonstruktion von Verkehrsunfallsflächen, Forst- und Landschaftsforschung und ähnliche Anwendungen.

Projekte zur präzisen Vermessung und Kartierung, dieMessgenauigkeit auf Millimeterebene.

TourPop ist alsZentimeterniveau, schnelles Werkzeug zur räumlichen Erfassung in der realen WeltEs ist nicht dazu gedacht, hochpräzise Vermessungsinstrumente wie Gesamtstationen oder professionelle 3D-Laser-Scanner zu ersetzen.