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支 援主题/ UC-win/Road
SfM插件

 

下面介绍UC-win/Road Ver.11新功能和SfM插件。SfM插件通过分析多张照片,复原VR空间内的三维坐标(点云)。

 何为SfM (Structure from Motion) 插件

使用SfM插件,可以从拍摄的多张照片中,分析相机拍摄位置,自动生成被摄体的3维点云模型,并可以在UC- win/Road表示。 点云和拍摄位置这些信息可以从这些照片里分析出。
SfM插件有多项用途。比如,在道路行进时,通过连续拍照,可将道路以及道路周边的景象点云化。不使用3D镭射扫描等专业的设备,也可以将实际空间中的物 体轻松的在VR空间中反映出来。

 SfM插件的功能
SfM 插件有下面这些功能。

从映像中生成点云
从数码相机,摄像机等设备的照片,影像抽出信息生成点云。

调整点云的表示
调整输出的点云在UC-win/Road上的表示,使之准确。通过调整大小,位置,和角度,将多个点云数据之间,VR模 型和点云数据的重合表现。

生成拍摄的标准文件
输入棋盘画像,分析镜头焦距和特性,可以修正画像的扭曲并输出成文件。

生成VisualWords文件
生成点云数据的时候生成输出VisualWords文件。


■图1 分析的步骤

摄影成像
在想要生成三维点云的空间里使用数码相机摄影。因为需要大量照片,所以必须一边移动一边摄影。同时,SfM插件分析时需要照相机性能这一参数,照片没有附 加EXIF信息的情况下分格模式下有必要使用生成标准文件。
・Exif (Exchangeable image file format):使用分格类型照片,加入有关拍摄条件的情报撮影条件并保存,可以将拍摄时间,使用机种,解像度,曝光时间,焦距,ISO感度等参数和图像 一起保存。

生成相机标准文件
使用分格型相机拍摄的照片,可以生成数码相机的各项参数计算结果的相机标准文件。

生成Visual Words文件
使用SfM分析的时候、可以生成Visual Word文件,高速判断照片的类似度。需要对大量的照片解析,生成Visual Words文件需要大量的时间、建议预先在插件里自带的样本文件。

SfM分析
读取照片和相机标准文件、Visual Words文件,并加入各种分析条件之后,执行分析。

在UC-win/Road实现可视化
执行SfM分析,三维空间里可显示视点位置,指向的箭头,同时点云也被表示出来。

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■図2 展示厅的照片
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■図3 展示厅照片的分析结果
 分析的种类

SfM插件,可以执行实时分析和重点分析。实时分析为,上传到文件夹里的图像在瞬时被分析并生成点云数据。但是会消耗大量 的内存。重点 分析为,分析前设定对象图片,只分析设定的图片输出分析模型。这种分析不大量占用内存,但是这一分析只可以处理连续的照片,对于不连续的照片无法输出分析 结果。

重点分析
选择分析的照片,设定分析条件后,开始分析,算出照片的各个视点位置,并在三维空间内表示。根据分析进程的推进点云数量的增加,构造物也变得可见。所有的 画像分析结束后确认空间中的点云。如果点云数太少的话,将分析条件选定为『点云数量优先』,然后再次执行分析。
或者中途终了分析的情况下,变更开始的图像,除去那些停止解析的画像,再度执行解析。

特征点检出算法
作为检出特征点的算法,有SIFT、SURF两种可供选择。

SIFT(Scale Invariant Feature Transform)
检出特征点以及记录特征量的算法,标准的变化或者是回转等理由被记述。SURF相比,处理速度相对较迟但是识别度很高。

SURF(Speed Up Robust Features)
SIFT改善后的高速算法,相比SIFT处理速度慢但是识别度相对较低。

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■图4 拍摄的照片
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■图5 SfM插件画面
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■图6 SfM插件的分析结果:点云、拍摄位置和朝向
(白色の体和矢印表示)
 使用SfM插件的小 技巧

拍照时,注意拍摄被摄体的位置。照片未能全部将被摄体全部反映的情况下,无法认识被泄体的位置情报,无法生成点云。

拍摄空间的亮度保持稳定。因为在分析执行中,明暗变化过大的照片将会造成被分析物体不能很好的被认识。比如,在房间内拍摄 的情况下, 关上窗户遮蔽外部光线,在照明中拍摄。在室外拍摄的情况下,因为晴天时会有云层等光线变化比较大,阴天拍摄效果会比较好。在太阳直射或者阴天的情况下, 分析这种这种光线的变化,并调整点云机能将其与VR空间联系。

分析使用的最初的2张照片,会影响最终输出的点云数。如果执行分析但未出现完整的点云的情况下,SfM插件里将照片的顺序 做个调整会有很大的改善。

分析短时间结束的情况下,将特征点检出算法的优先设定为【点云数量优先】,点云的精细度虽然会降低,但是拍摄位置的检出成 功率将会提升。



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(Up&Coming '16 盛夏号掲載)
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