Trong những năm gần đây, sử dụng máy ảnh 360 ° cấp tiêu dùng, chẳng hạn như Insta360 và DJI Osmo, để tái tạo 3D đã trở thành nhiều hơn một thí nghiệm phòng thí nghiệm thích hợp.

Trên nhiều thực tiễn kỹ thuật trên toàn thế giới, quy trình làm việc đã trở nên tương tự đáng chú ý: một nhà điều hành mang theo một máy ảnh 360 ° xung quanh hiện trường để chụp hình ảnh toàn cảnh,xuất các hình ảnh trong định dạng EquirectangularCác hình ảnh được xử lý được đưa vào COLMAP, nơi các tư thế của máy ảnh được ước tính bằng cách sử dụng Structure-from-Motion (SfM).Dữ liệu kết quả sau đó được xử lý bằng cách sử dụng các khung nguồn mở như nerfstudio và gsplat để đào tạo mô hình 3D Gaussian Splatting (3DGS)Trong môi trường nhỏ với các tính năng kết cấu phong phú và ánh sáng nhất quán, các mô hình kết quả có thể cung cấp chất lượng hình ảnh tuyệt vời.

Ngoài ra còn có các phương pháp kỹ thuật tiên tiến hơn. Ví dụ: một số luồng công việc sử dụng khung hai mắt cá thô trực tiếp như đầu vào,trong khi những người khác dựa vào các khung rasterization toàn cảnh chuyên biệt như gsplat360 và PFGS360Các phương pháp kỹ thuật này tiếp tục phát triển, được hỗ trợ bởi các cộng đồng mã nguồn mở rất tích cực.

Kết luận là rõ ràng: máy ảnh 360 ° tiêu dùng có khả năng sản xuất mô hình 3DGS.

Vậy giới hạn ở đâu?

Khi dòng công việc tái tạo 3D trên được mở rộng từ các phòng nhỏ trong nhà đến các môi trường lớn hơn như toàn bộ tầng, đường phố ngoài trời và khu vực rừng rộng lớn,thách thức cốt lõi liên tục giảm xuống một giai đoạn quan trọng:Ước tính hình ảnh.

SfM dựa trên thị giác thuần túy có một số hạn chế không thể tránh khỏi:

• Tùy thuộc vào kết cấu:Trong môi trường kết cấu yếu như rừng, địa hình phủ tuyết, tường trắng lớn và tường rèm kính, các điểm đặc trưng có thể khó khớp.Các tư thế của máy ảnh có thể bị trôi dạt hoặc không được tính toán hoàn toàn.
• Độ phụ thuộc ánh sáng:Trong các bãi đậu xe ngầm, khu vực trong nhà chiếu sáng kém hoặc môi trường ban đêm, tỷ lệ tín hiệu-gọi tiếng ồn hình ảnh giảm có thể làm suy giảm trực tiếp chất lượng tái tạo.
• Trôi dạt trên các quỹ đạo dài:Đường tiếp thu càng dài và càng có nhiều lần đóng vòng liên quan, các lỗi tích lũy càng quan trọng. Cuối cùng, mô hình có thể không sắp xếp hoặc khâu đúng.
• Không có quy mô vật lý thực sự:SfM chỉ tái tạo một cảnh cho đến biến đổi tương đồng. Mô hình kết quả không tự nhiên biết một mét dài bao nhiêu.hoặc các điểm điều khiển do đó là cần thiết cho các phép đo kích thước.

Có một thách thức thực tế khác:khi dữ liệu thu thập trên một khu vực lớn không thành công, việc lặp lại khảo sát thực địa có thể tốn kém.Trong nhiều luồng công việc, các nhà điều hành không thể xác định ngay lập tức liệu hình ảnh thu được có phù hợp cho đào tạo mô hình hay không.Họ thường phải trở lại một trạm làm việc và chạy toàn bộ dòng công việc COLMAP trước khi phát hiện ra rằng một số phần của bộ dữ liệu không thể được sử dụng.

Máy ảnh 360 ° cấp tiêu dùng đã cung cấp hiệu suất hình ảnh xuất sắc và máy ảnh toàn cảnh truyền thống có thể vượt trội hơn nhiều máy ảnh khảo sát tự phát triển về chi phí và chất lượng hình ảnh.

Điểm yếu của giải pháp tổng thể không phải là phần cứng hình ảnh, mà là thiếu một hệ thống ước tính tư thế ổn định có khả năng hỗ trợ phép đo không gian thực tế.

Để giải quyết các hạn chế cơ bản của việc tái tạo SfM trực quan hoàn toàn, bao gồm thất bại trong môi trường kết cấu yếu, suy giảm trong điều kiện ánh sáng yếu, trôi dạt trên quỹ đạo dài,và sự thiếu vắng một thang đo thực sự.

Là một thiết bị quét LiDAR SLAM cầm tay, TourPop được trang bị một cảm biến LiDAR có tốc độ điểm 48.000 điểm mỗi giây, cùng với một tay cầm điện tích hợp, đơn vị điều khiển,và hệ thống lưu trữ dữ liệuThiết bị không bao gồm một mô-đun hình ảnh toàn cảnh tích hợp. Thay vào đó, nó có một giao diện lắp đặt phổ biến tiêu chuẩn hỗ trợ một loạt các máy ảnh 360 ° của bên thứ ba,cho phép người dùng tiếp tục tận dụng thiết bị hình ảnh hiện có của họ.

Hai hệ thống cảm biến có vai trò được xác định rõ ràng và làm việc cùng nhau:

Bằng cách sử dụng các đám mây điểm LiDAR để tính quỹ đạo của thiết bị, TourPop không dựa vào sự phù hợp giữa tính năng hình ảnh để ước tính tư thế.Nó có thể duy trì vị trí ổn định trong môi trường kết cấu yếu như rừng và khu vực phủ tuyết, cũng như trong môi trường ánh sáng yếu như bãi đậu xe và cảnh ban đêm.

Các quan sát LiDAR cũng cung cấp cho mô hình một quy mô vật lý thực sự, đảm bảo rằng kích thước không gian tương ứng trực tiếp với môi trường thế giới thực.Người dùng có thể thực hiện đo khoảng cách tại chỗ, chiều rộng, chiều cao, và các kích thước không gian khác trực tiếp trong cảnh chụp.

Chất lượng hiển thị của 3DGS phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng hình ảnh gốc.TourPop cung cấp những lợi thế đáng kể so với máy ảnh không gian tất cả trong một về chi phí mua lại, hiệu suất hình ảnh, và tính linh hoạt của phần cứng.

Phần mềm của TourPop tích hợp một kiến trúc đào tạo 3DGS lai. Thay vì chỉ dựa vào ước tính tư thế dựa trên SfM, nó sử dụngCác đám mây điểm LiDAR là tham chiếu không gian chính, với SfM dựa trên hình ảnh phục vụ như một cơ chế phụ trợ cho việc lựa chọn và lọc hình ảnh.

Những lợi thế chính của nó bao gồm:

• Phân phối điểm Gaussian đồng nhất và có cấu trúc hơn, làm giảm đáng kể tiếng ồn điểm nổi lan tỏa thường thấy trong các giải pháp dựa trên thị giác thuần túy.
• Tái tạo 3D ổn định trong môi trường phức tạp với kết cấu yếu hoặc ánh sáng thấp, giảm tác động của điều kiện môi trường đối với quy trình mô hình hóa.

Khái niệm về"máy ảnh không gian"đã xuất hiện trong ngành công nghiệp, đại diện cho một đề xuất giá trị công nghệ được xác định rõ ràng. khái niệm cốt lõi của nó là thiết bị không chỉ chụp hình ảnh toàn cảnh 360 °.nó ghi lạiDữ liệu không gian hoàn chỉnh cùng với tư thế không gian chính xác và quy mô thực tế có thể đo lường.

TourPop theo cùng một hướng công nghệ trong khi áp dụng một thực hiện khác biệt:

Một kiến trúc máy ảnh 360 ° mở kết hợp với LiDAR SLAM như là công nghệ ước tính tư thế cốt lõi.

• Người dùng có thể gắn máy ảnh 360 ° hiện có của họ trực tiếp lên TourPop và sử dụng chúng làm đơn vị hình ảnh trực quan.
• LiDAR xây dựng một khuôn khổ không gian hoàn chỉnh trong khi xác định chính xác vị trí, định hướng, khoảng cách di chuyển của thiết bị và kích thước thực tế của môi trường.
• Sau khi thu thập, đầu ra không chỉ đơn giản là một bộ sưu tập các hình ảnh toàn cảnh, mà là một chuỗi các bức ảnh toàn cảnh với thông tin chính xác về tư thế,đi kèm với các đám mây điểm LiDAR có thể đo lường và các mô hình Gaussian Splatting 3D.

Nói một cách đơn giản, 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.

Kiến trúc máy ảnh mở, mô-đun được thiết kế xung quanh hai cân nhắc thực tế.

Thứ nhất, trong lĩnh vực phần cứng khảo sát và lập bản đồ, rất khó để phát triển một cách độc lập một cảm biến hình ảnh toàn cảnh kết hợp cả chi phí thấp và chất lượng hình ảnh tuyệt vời.

Thứ hai, các sản phẩm máy ảnh 360 ° có chu kỳ sản phẩm tương đối ngắn và phát triển nhanh chóng.Khi người dùng nâng cấp máy ảnh của họ hoặc các thế hệ máy ảnh 360 ° mới vào thị trường, hệ thống TourPop có thể tiếp tục được sử dụng mà không thay thế toàn bộ hệ thống mua lại.

TourPop có thể tạo ra một loạt các sản phẩm dữ liệu không gian:

• Đám mây điểm màu:Với một quy mô vật lý thực sự, cho phép đo khoảng cách, chiều cao, diện tích và các kích thước không gian khác.
• Mô hình 3DGSCung cấp chất lượng hình ảnh thực tế hình ảnh, với hỗ trợ cho việc khám phá quan điểm tự do và định vị dựa trên quỹ đạo.
• Hình ảnh toàn cảnh được gắn thẻ:Panorama có thể được xem và điều hướng không gian, với mỗi hình ảnh chứa vị trí chính xác của nó trong môi trường.
• Mô hình lưới:Được tạo từ hình ảnh và / hoặc đám mây điểm bằng cách sử dụng phần mềm của bên thứ ba để trực quan hóa, chỉnh sửa và hiển thị.
• Mô hình BIMPhát triển thêm bằng cách sử dụng phần mềm của bên thứ ba để cung cấp thông tin hướng kỹ thuật.

Lưu ý:Mô hình lưới và BIM đòi hỏi xử lý bổ sung bằng phần mềm chuyên nghiệp của bên thứ ba.

1. Người dùng đã sở hữu thiết bị hình ảnh 360 ° và thường xuyên thực hiện tái tạo 3DGS hoặc số hóa không gian quy mô lớn.
2. Các ứng dụng liên quan đến tài liệu không gian trong nhà và ngoài trời, trình bày kỹ thuật số văn hóa và du lịch và tái tạo 3D nhanh chóng của môi trường thế giới thực.
3. Các kịch bản đòi hỏi một đại diện tổng thể của các kích thước không gian nhưng không có yêu cầu độ chính xác khảo sát ở cấp độ milimet nghiêm ngặt,bao gồm tái tạo 3D nhanh các cảnh tai nạn giao thông, khảo sát tài nguyên rừng và cảnh quan, và các ứng dụng tương tự.

Các dự án khảo sát và lập bản đồ chính xác đòi hỏiĐộ chính xác đo ở mức milimet.

TourPop được thiết kế như mộtcông cụ thu thập không gian thực tế nhanh ở cấp độ centimetNó không được dự định để thay thế các dụng cụ khảo sát chính xác cao như trạm tổng thể hoặc máy quét laser 3D chuyên nghiệp.