Nos últimos anos, o uso de câmeras de 360 ° de nível consumidor, como Insta360 e DJI Osmo, para reconstrução 3D tornou-se muito mais do que um experimento de laboratório de nicho.

Em numerosas práticas técnicas em todo o mundo, o fluxo de trabalho tornou-se notavelmente semelhante: um operador carrega uma câmara 360° em torno da cena para capturar imagens panorâmicas,Exporta as imagens em formato equirectangularAs imagens processadas são inseridas no COLMAP, onde as posições da câmera são estimadas usando Structure-from-Motion (SfM).Os dados resultantes são então processados usando frameworks de código aberto, como nerfstudio e gsplat, para treinar um modelo 3D de Gaussian Splatting (3DGS).Em ambientes pequenos com características de textura ricas e iluminação consistente, os modelos resultantes podem proporcionar uma excelente qualidade visual.

Existem também abordagens técnicas mais avançadas. Por exemplo, alguns fluxos de trabalho usam quadros de dois olhos de peixe brutos diretamente como entrada,enquanto outros dependem de estruturas de rasterização panorâmica especializadas, como gsplat360 e PFGS360Estas abordagens técnicas continuam a evoluir, apoiadas por comunidades de código aberto altamente ativas.

A conclusão é clara: as câmaras 360° de consumo são capazes de produzir modelos 3DGS.

Então, onde está a limitação?

Quando o fluxo de trabalho de reconstrução 3D acima é estendido de pequenas salas interiores para ambientes maiores, como andares inteiros, ruas externas e grandes áreas de floresta,O desafio central sempre se resume a uma fase crítica.:Estimação da pose da câmara.

O MFS baseado em visão pura tem várias limitações inevitáveis:

• Dependência da textura:Em ambientes de textura fraca, como florestas, terreno coberto de neve, grandes paredes brancas e paredes de cortina de vidro, os pontos de características podem ser difíceis de combinar.As poses da câmara podem desviar ou não ser calculadas..
• Dependência da iluminação:Em garagens de estacionamento subterrâneas, áreas interiores mal iluminadas ou ambientes noturnos, a redução da relação sinal-ruído da imagem pode degradar diretamente a qualidade da reconstrução.
• Drift sobre trajetórias longas:Quanto mais longa a rota de aquisição e mais fechamentos de loop envolvidos, mais significativos se tornam os erros acumulados.
• Nenhuma escala física verdadeira:O modelo resultante não sabe inerentemente quanto é o comprimento de um metro.ou pontos de controlo são, por conseguinte, necessários para as medições dimensionais.

Há outro desafio prático:Quando os dados recolhidos numa grande área falham, a repetição do inquérito de campo pode ser dispendiosa.Em muitos fluxos de trabalho, os operadores não podem determinar imediatamente se as imagens capturadas são adequadas para o treinamento do modelo.Eles muitas vezes têm que voltar para uma estação de trabalho e executar o fluxo de trabalho COLMAP completo antes de descobrir que certas seções do conjunto de dados não podem ser usadas.

As câmeras 360° de consumo já oferecem um excelente desempenho de imagem, e as câmeras panorâmicas convencionais podem superar muitas câmeras de levantamento auto-desenvolvidas em termos de custo e qualidade de imagem.

A fraqueza da solução global não é o próprio hardware de imagem, mas a falta de um sistema estável de estimativa de pose capaz de suportar a medição espacial do mundo real.

Para abordar as limitações fundamentais da reconstrução puramente visual de SfM, incluindo falhas em ambientes de textura fraca, degradação em condições de pouca iluminação, deriva em longas trajetórias,e a ausência de uma verdadeira escala de medição.

Como um dispositivo de digitalização LiDAR SLAM portátil, o TourPop está equipado com um sensor LiDAR com uma taxa de pontos de 48.000 pontos por segundo, juntamente com uma alça de alimentação integrada, unidade de controle,e sistema de armazenamento de dadosO dispositivo não inclui um módulo de imagem panorâmica embutido. Em vez disso, possui uma interface de montagem universal padronizada que suporta uma ampla gama de câmeras 360 ° de terceiros,permitir que os utilizadores continuem a utilizar os seus equipamentos de imagem existentes.

Os dois sistemas de detecção têm funções claramente definidas e trabalham em conjunto:

Usando nuvens de pontos LiDAR para calcular a trajetória do dispositivo, o TourPop não depende da correspondência de imagem-característica para estimar a pose.Pode manter o posicionamento estável em ambientes de textura fraca, como florestas e áreas cobertas de neve, bem como em ambientes de pouca luz, como garagens de estacionamento e cenas noturnas.

As observações LiDAR também fornecem ao modelo uma verdadeira escala física, garantindo que as dimensões espaciais correspondam diretamente ao ambiente do mundo real.Os utilizadores podem realizar medições de distâncias no local, larguras, alturas e outras dimensões espaciais diretamente dentro da cena capturada.

A qualidade de renderização de 3DGS é altamente dependente da qualidade da imagem original.A TourPop oferece vantagens significativas em relação às câmaras espaciais tudo-em-um em termos de custo de aquisição, desempenho de imagem e flexibilidade do hardware.

O software da TourPop integra uma arquitetura híbrida de treinamento 3DGS.Nuvens de pontos LiDAR como referência espacial primária, com SfM baseado em imagem servindo como um mecanismo auxiliar para seleção e filtragem de imagem.

As suas principais vantagens incluem:

• Distribuição de pontos de Gauss mais uniforme e estruturada, reduzindo significativamente o ruído disperso de ponto flutuante comumente encontrado em soluções baseadas puramente na visão.
• Reconstrução 3D estável em ambientes complexos com texturas fracas ou baixa iluminação, reduzindo o impacto das condições ambientais no processo de modelagem.

O conceito de"câmara espacial"O conceito central é que o dispositivo não simplesmente captura imagens panorâmicas de 360°.Ele registradados espaciais completos, juntamente com posições espaciais precisas e uma escala real mensurável.

O TourPop segue a mesma direcção tecnológica, adoptando uma implementação diferenciada:

Uma arquitetura de câmera 360° aberta combinada com o LiDAR SLAM como a principal tecnologia de estimativa de pose.

• Os usuários podem montar suas câmeras 360 ° existentes diretamente no TourPop e usá-las como a unidade de imagem visual.
• O LiDAR constrói uma estrutura espacial completa enquanto determina com precisão a posição do dispositivo, orientação, distância de movimento e as dimensões do mundo real do ambiente.
• Após a aquisição, a saída não é simplesmente uma coleção de imagens panorâmicas, mas uma sequência de panoramas com informações precisas sobre a pose,acompanhados de nuvens de pontos LiDAR mensuráveis e modelos 3D de espalhamento gaussiano.

Em termos simples, 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.

A arquitetura de câmera aberta e modular é projetada em torno de duas considerações práticas.

Em primeiro lugar, no setor de equipamento de topografia e mapeamento, é difícil desenvolver de forma independente um sensor de imagem panorâmica que combine baixo custo e excelente qualidade de imagem.

Em segundo lugar, os produtos de câmeras 360° têm ciclos de produção relativamente curtos e evoluem rapidamente.Quando os utilizadores atualizam as suas câmaras ou entram no mercado novas gerações de câmaras 360°, o sistema TourPop pode continuar a ser utilizado sem substituir todo o sistema de aquisição.

O TourPop pode gerar uma gama de produtos de dados espaciais:

• Nuvens pontuais coloridas:Com uma verdadeira escala física, permitindo medições de distância, altura, área e outras dimensões espaciais.
• Modelos 3DGS:Proporcionar uma qualidade visual fotorrealista, com suporte para exploração de ponto de vista livre e navegação baseada em trajetória.
• Imagens panorâmicas posadas:Os panoramas podem ser vistos e navegados espacialmente, com cada imagem contendo sua posição precisa dentro do ambiente.
• Modelos de malha:Gerado a partir de imagens e/ou nuvens de pontos utilizando software de terceiros para visualização, edição e renderização.
• Modelos BIM:Desenvolvido utilizando software de terceiros para a entrega de informações orientadas para a engenharia.

Nota:Os modelos de malha e BIM requerem processamento adicional utilizando software profissional de terceiros.

1. Utilizadores que já possuem equipamento de imagem 360° e realizam regularmente reconstruções 3DGS ou digitalização espacial em larga escala.
2. Aplicações envolvendo documentação espacial interna e externa, apresentação digital cultural e turística e reconstrução rápida em 3D de ambientes do mundo real.
3. Cenários que exijam uma representação global das dimensões espaciais, mas que não possuem requisitos rigorosos de precisão de levantamento a nível milimétrico,incluindo a reconstrução rápida em 3D de cenas de acidentes de trânsito, pesquisas de recursos florestais e paisagísticos e aplicações semelhantes.

Projetos de topografia e cartografia de precisão que exijamPrecisão de medição a nível milimétrico.

O TourPop foi concebido como umferramenta de aquisição espacial rápida do mundo real a nível de centímetrosNão se destina a substituir instrumentos de levantamento de alta precisão, como estações totais ou scanners a laser 3D de nível profissional.