國網中心「 點雲3D建模 」有助古蹟修復與施工檢驗
國研院國網中心今日（1/26）正式宣佈，在對外提供的算圖農場服務中，新增了智慧 點雲3D建模 的技術，不只能運用點雲技術生成物體的3D數位模型，更結合AI校正異常點雲資料的方法，一鍵校正顏色、去除陰影與人影，能縮短建立起模型後，還需人工進行數位修復的時間，將原先需要6個月的後製作業縮短到1個月。
國網中心藝術科技運算組組長郭嘉真解釋，點雲（point cloud）技術是將真實世界物體的空間維度，以數位的方式記錄下來，建立成虛擬的數位分身，每一件物體可能由數百萬到數十億個點組成。而這些點的記錄方式，則是透過光達來掃描真實的物體，快速獲得該物體大量且精確的三維座標，再於電腦中結合形成3D立體模型，並透過相機拍攝到的彩色數位相片，將正確的顏色貼附到對應的物體位置。
然而，目前市面上的點雲建模軟體，大多在生成3D模型時，會產生部分錯誤的顏色對應，國網中心實際運用全球頂尖的商業點雲軟體實測，發現該軟體會將容易搖晃的樹葉，誤植入天空的顏色；或是將路過的人影殘留在3D模型中；又或是因掃描時間點的光照差異，而在模型中生成不合理的光影。這些都是當前的市售軟體還難以解決的挑戰。
過去的作法，是靠人工框選需修正之處，不斷切換視角重新著色，來將錯誤的顏色手動復原，但這個處理過程不僅程序繁瑣、耗時，擬真程度也較為不足。
因此，國網中心開發了一套智能點雲校正的技術，運用既有的點雲資料與國際間的開放資料集，結合最近鄰回歸法與雷射反射強度，訓練出能自動校色的AI模型，目前的準確率已經趨近於95%，「成果在國際水平之上。」也因只需人工調整剩下約5%的偏差，這項技術，就是將後製時間從6個月縮短到1個月的關鍵。
郭嘉真表示，除了這項AI自動校色的技術之外，國網中心還開發了其他類型的AI校正技術，唯現在仍在申請美國與臺灣的專利，還不便透露細節，未來也會持續結合到現有的點雲建模服務中。
除了將點雲結合AI來建模的特色之外，郭嘉真也強調，國網中心點雲服務的另一大優勢，是能透過雲端來進行高速運算，比起過去透過單機伺服器結合商業軟體的運算方式，能處理的資料量更大、運算速度更快、成本也較低。比如說，一棟建築點雲的點數高達10億點、20億點，資料量以數TB來計，一般電腦根本無法負擔；且若要自行購買運算設備，再搭配國外授權的軟體來使用，對藝術工作者、文史工作者來說，成本又是一大門檻。
對此，國網中心的雲端高速運算服務，能克服單機伺服器算力不夠的問題，讓使用者上傳資料後，在雲端快速生成3D物體模型。郭嘉真比喻：「想像把一棟建築物切成200份，分別將這200份的資料傳上雲端，再透過既有的商業或開源軟體，將資料解算拼接成3D模型，同時以AI進行校正，就是目前國網中心軟硬體可以做到的事。」
PoC成果：已實際應用於古蹟維護、影視創作、工程檢驗等領域中
這項智慧點雲3D建模技術也已經進行PoC，在數位文資應用的面向，已實際應用在臺北市齊東詩舍、新竹市日本海軍第六燃料場新竹支廠（以下簡稱六燃）兩個場域的數位場域再造中，來協助古蹟保存與活化運用。
郭嘉真指出，在六燃這個例子中，就是透過光達與相機，在地面與空中記錄下建築的三維資料，運用約12億點的資料量，建立起六燃的數位分身，數位分身與實際建築的誤差更控制在毫米以內。
藉由古蹟或歷史建物的數位分身，有利於建物後續的修復與保存。比如在2019年，一把大火燒毀了巴黎聖母院後，由於聖母院的歷史悠久、建築設計圖早已遺失，原以為重建成為極大的挑戰，但因過去曾以點雲技術建立起聖母院的數位3D模型，成為後續修復工作的一大助力。郭嘉真藉這個案例，說明點雲技術對於古蹟修復的重要性。
新竹市政府也將點雲技術建立的六燃數位分身，轉化為動畫創作的場景素材，拍攝了一支六燃動畫片。
除了用於古蹟維護與影視創作，這項技術也用於工程竣工的檢驗，目前已經應用於臺北市南港社會住宅，將建築在設計階段建立的3D模型，與實際施工後以點雲技術建立的3D模型進行比對，來檢查施工結果與設計圖是否有落差。
不只要作為雲端算圖新功能，更要技術授權發展新商模
未來，除了作為雲端算圖農場的一大新功能，國網中心也希望將這項智慧點雲建模技術，技術授權給國內外的軟體研發業者、光達系統廠商、掃描量測廠商、空間資訊應用業者等。郭嘉真特別指出，國網中心想找出這項技術應用的新商業模式，比如是否能作為商業軟體的外掛功能？或是開發為非雲端運算架構就能應用的服務？這些都是未來期待看到的技術授權方向。
全文引用自：https://www.ithome.com.tw/news/142458
作者：2021-01-26 iThome 文/翁芊儒
你可能感興趣的文章：
，能運用點雲技術建立起物體的3D數位模型，同時結合AI校正異常的點雲資料，一鍵校正顏色、去除陰影與人影，準確率已經趨近於95%。目前更已實際應用於古蹟維護、影視創作、工程檢驗等領域中。){kind=link}