レーザースキャナ点群と写真を組み合わせた精細な3Dモデルの生成

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November 21, 23

スライド概要

2023年11月16日(木)・17日(金)に開催された日本写真測量学会 令和5年度秋季学術講演会での発表スライドです。
https://www.jsprs.jp/conf/2023/autumn/

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ホロラボです Unityを使用したHoloLensのアプリ開発を中心にしています。 最近では建設業でのBIMデータ、製造業でのCAD データ、空間の3Dスキャン(点群データやメッシュデータ)も扱っています。 物理世界とデジタル世界をどのように連携するか。ということを日々考えています。

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各ページのテキスト
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日本写真測量学会 令和5年度秋季学術講演会 レーザースキャナ点群と写真を組み合わせた精細な3Dモデルの生成 株式会社ホロラボ 空間情報技術部 〇長坂 匡幸 藤原 龍 平山 智予 ©HoloLab inc. 1

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はじめに(研究背景・目的) 近年の傾向 センサー機器の高性能化による 取得データの高品質化 レーザースキャナおよびフォトグ ラメトリの関係性がお互いを補 完することだけではなく、それ ぞれの特徴を活かしたより精細 な形状復元モデルの生成が可能 となった。 ソフトウェアの多様化、高性能化 UAVLiDAR点群 と地上写真による相互補完 ©HoloLab inc. 2

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データの取得 沖本家住宅(東京都国分寺市)について 国登録有形文化財 昭和8年に建設された洋館と昭和15年に建設された和館か ら構成 建築床面積(洋館):98㎡ 建築床面積(和館):87㎡ 洋館部分は店舗として使用 洋館・和館含めレーザースキャンおよび撮影を行い、 三次元形状の復元を試みた。 ©HoloLab inc. 3

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データの取得 使用機材 Leica RTC360 Sony α7R IV - FE 14mm F1.8 GM ルミカBi Rod 6C-7500 Sony α7 III - FE 20mm F1.8 G Sony Cyber-shot RX0 ©HoloLab inc. 4

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データの取得 レーザースキャナによる点群の取得 148地点スキャン 写真との合成には点群の間引きを行わず使用(1地点あたりおよそ4000万点) ©HoloLab inc. 5

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データの取得 カメラによる写真の取得 計9676枚 ©HoloLab inc. 6

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データの取得 ミラーレスカメラによる撮影ではカラーチ ェッカーを使用 • 撮影環境やカメラの特性に依らない色補正 • カラーチェッカーのを使用したワークフローに よって、統一された色再現処理 →より対象物が持つ色に近いテクスチャを生成する ことが可能 ©HoloLab inc. 7

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処理過程 三次元再構成にEpicGames RealityCapture を使用 • 点群(e57)と写真の合成処理 • 大量のソースデータを高速な処理 • 精細なディテールのポリゴンメッシュを生成 →大規模な構造物の精細な形状復元が可能 ©HoloLab inc. 8

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処理過程 レーザースキャン点群のみを使用したポリ ゴンメッシュ生を成した例 十分なディテールが表現されたポリゴンメッシュが 生成されているように見えるが、部分的に形状復元 に失敗している箇所がある。 一例としてテーブルの天板に穴が開いてしまってい る。 ©HoloLab inc. 9

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処理過程 テーブル天板表面の点群は十分取得出来ているが、裏面の点群は全く取得され ていない。 ©HoloLab inc. 10

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処理過程 表面の点群だけではメッシュは生成されず、テーブルの形状を復元するには至 っていない。 ©HoloLab inc. 11

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処理過程 写真のみの処理 レーザースキャン点群と写真を合成処理 写真測量での三次元再構成が苦手とする材 質の形状復元に失敗している 点群と写真の欠点を補いつつ高品質なポリ ゴンメッシュが生成された。 ©HoloLab inc. 12

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処理結果 ©HoloLab inc. 13

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処理結果 ©HoloLab inc. 14

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活用事例 東京地下鉄株式会社様 東京メトロ7000系車両デジタルアーカイブ 営業終了となった車両をデジタル上で保存 ©HoloLab inc. 15

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活用事例 今回と同様の手法を用いて生成した 3DモデルをNFTとして販売 ©HoloLab inc. 16

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まとめ ソフトウェアや機器の性能 向上により高品質なデータ が取得可能となった。 高品質なデータを品質が高 いまま処理を行うことで、精 細なモデルの生成が可能と なった。 その結果、生成された形状 復元モデル自体に価値を 持たせられるようになった。 地理空間情報分野に留まらない、より幅広い分野での活用が期待できる。 ©HoloLab inc. 17