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中国电子信息产业发展研究院院长张立,曾公开表示:“虚拟现实的产业基础能力,事关产业发展质量、发展潜力和发展的可持续性。数字空间重建技术,是产业发展的关键一步,也是最重要的一步。”
作为数字空间综合解决方案引领者,如视一直对空间三维重建技术的基础研究与行业落地进行着积极探索。当前,针对数千平米以内的中小空间,行业内已具备了较为成熟的技术解决手段,但在面向文博、会展、工业等动辄数万平的超大场景,其三维重建仍面临较大的挑战。如此巨大的空间,不仅意味着巨大的数据处理规模、更为复杂的环境影响、大幅攀升的误差累积等,其难度较中小空间指数级攀升;同时,也要考量如何平衡投入成本和三维重建的效率、效果,以确保在行业侧顺利落地、普及。
创新超大空间三维重建解决办法,为行业应用构建“数据底座”
1）多传感器融合,一次拍摄即可获取高质量数据
如视伽罗华激光VR扫描仪
在超大空间三维重建中,单一传感器往往难以满足所有需求。例如,单目相机无法直接获取深度信息,而激光扫描仪可能无法捕捉到细节纹理。而如视自研的“软硬一体”的激光VR扫描仪伽罗华,则很好的解决这一问题,为超大空间三维重建的数据准确性与采集稳定性,提供了坚实保障。
伽罗华激光VR扫描仪实现了毫米级误差的高效采集。产品采用940nm Class1 LiDAR激光雷达,精准获取空间深度信息,不仅无惧环境光线、阴影等干扰,更可实现高达50米的超大量程半径,带来极高的采集效率。
同时,伽罗华配备了先进的镜片镀膜工艺和远超同业的大尺寸CMOS图像传感器,大幅提升进光量和动态范围,即使在逆光、暗光等场景下,仍能拍出理想的画面,并有效降低紫边、炫光等常见成像问题,采集像素更高达1.34亿像素。
2）自研算法,确保数据处理的高效、稳定
如视三维空间模型
a. 全局位姿自动优化,确保三维重建整体精度
在三维重建过程中,确保相机位姿(位置和方向)的准确性和模型一致性,往往是大模型拼接、生成成功的关键。如视利用自研算法,不仅基于采集的点云、图像等数据快速构建全局位姿,更通过考虑整个场景中多源数据的约束关系,从而减少累积误差,最大程度精准恢复拍摄VR时的真实位姿。
b. 分布式建模,降低计算资源和时间
超大空间的三维重建,往往意味着海量的数据处理,不仅包括海量的三维点云、图像信息等原始数据,更在细节纹理的恢复、模型重建的过程中,衍生出更为庞杂的数据。通常情况下,每100平米的空间采集处理,即需占用10G左右的内存,而超大空间由于其数据的复杂性,所需内存更是指数级攀升,并对CPU和GPU的运算能力均带来极高要求。如视采用了“化整为零”的方法,在数据处理过程中,通过分布式建模对海量数据进行并行化处理,无缝拼接,生成视觉统一的大模型。通过将三维重建,划分为多个子任务,并在不同节点同时进行计算,不仅显著提升整体的处理速度,更高效利用内存资源,降低单个节点的内存压力。
c. 可视化应用,降低行业准入门槛
超大空间的三维模型,往往由于巨大的内存占用量,导致无法实现行业落地使用。为了大幅提升用户体验的流畅度,如视通过自研算法把整体大模型处理为LOD模型,即可基于当前视图、硬件性能和应用需求,自动调整场景中物体的渲染复杂度。当物体距离用户较远,或占据较小的屏幕空间时,以较低的详细程度展示,降低渲染和内存负担;当物体靠近用户,或占据较大屏幕空间时,以较高的详细程度展示,以确保视觉效果的同时,有效降低渲染负载,提升渲染性能,即便在手机、VR眼镜等移动终端,均可确保流畅使用。
叠加多元应用,以VR打破虚拟与现实的边界
如视的超大空间三维重建能力,现已在文博会展、工业设施等多个领域生根发芽。以如视携手智慧阅读服务商“博看”打造的“智慧数字孪生系统”为例,轻点手机,即可步入各大数字博物馆、数字图书馆。
哈工大VR图书馆
哈尔滨工业大学图书馆,作为一座拥有丰富图书资源的藏馆,一区总面积高达2.3万平米。如视凭借领先的超大空间三维重建技术,采集超过1500余个点位,对图书馆整体进行了1:1复刻,一举打破国内通常500点位的采集上限。
借助VR,用户不仅可以在手机上随时访问,纵览整个图书馆全貌,更可享受到丰富的VR叠加功能:通过自动导览功能,可跟随VR快速了解展馆全貌及不同区域信息;数字虚拟人功能则可将讲解员无痕融入VR,大幅提升用户的VR交互体验;3D阅读功能则让用户在VR内直接阅读各种馆藏典籍。在超大空间三维重建的基础上,结合不同企业需求,VR还可叠加动态环视、智能立体标签、同屏连线、VR路线引导等多重创新应用,为用户营造现代化、数字化的空间观览体验。此外,凭借高精度的空间数据,如视打造的VR支持场景内任意两点间测距,其精度误差可低至20mm,为企业优化空间布局、调整设施位置、设定展品安全距离等提供更为便捷、准确的数据支撑。
博看相关负责人表示:“文化产业的数字化转型是必然趋势,如视的超大空间三维重建解决方案,为我们在大空间文化场馆的数字化转型业务开展上提供了更多可选择、可发挥的空间。”
目前,如视与博看已在超大空间三维重建领域达成全面合作,在全国范围内推广数字博物馆、数字图书馆、数字展览馆等文化主题项目。截至目前,双方已完成超过100个超大空间图书馆和展览馆的三维重建和数字化应用开发,包括四川省图书馆、云南省图书馆、哈尔滨工业大学图书馆、福州大学图书馆、太原市文化馆等。
不止于数字图书馆,在迪拜世博会“云上中国馆”、北京科技冬奥等数字化项目中,均可看到如视的身影。凭借在三维重建领域的持续深耕,如视现已为商业零售、工业设施、文博会展、公共事务、家居家装等多个行业的数字化转型提供了助力,持续释放传统行业数字化应用的潜能。
未来,如视将不断开放自身技术储备,持续发挥在空间三维重建领域的落地优势,携手更多的行业合作伙伴构建产业数字生态,实现传统行业在数字资产管理、线上营销、产效优化等领域的快速发展,释放更大的商业价值。
