Photogrammetry vs Laser Scanning：3Dプロジェクトに最適な3Dモデリング手法を選択する

3Dモデリングの分野では、いくつかの高度な技術が、実際のオブジェクトと環境の詳細なデジタル表現をキャプチャして作成することを目的としています。

これらのテクノロジーは、正確で効率的なモデリングプロセスを可能にすることにより、建築、エンジニアリング、エンターテイメントなどの業界に革命をもたらしました。

最も顕著な手法には、写真測量とレーザースキャンがあります。どちらの方法も正確な3Dモデルを作成できますが、非常に異なるアプローチを採用しています。

3Dアプリケーションでの写真測量とレーザースキャンの長所と短所に関する洞察を得る。プロジェクトに最適なテクノロジーを発見してください。

写真測量とは何ですか？

写真測量は、写真を利用して物理的なオブジェクトや環境の特徴を測定および解釈する手法です。

異なる角度から撮影された複数の画像を分析することにより、写真測量はオブジェクトまたはシーンの3Dモデルを再構築できます。

写真測量の基本原理は三角測量であり、オブジェクト上の点の正確な位置は、複数の画像からの視線の交差点を使用して決定されます。

この方法により、オブジェクトとの物理的な接触を必要とせずに、正確な測定と3D再構成が可能になります。

運用原則

画像キャプチャ

写真測量の最初のステップは、異なる角度からオブジェクトまたはシーンの一連の重複する写真をキャプチャすることです。

これは、標準のデジタルカメラ、ドローン、または特殊な写真測量カメラを使用して実現できます。正確な三角測量のために画像間で十分な重複を確保することが重要です。

ソフトウェア処理

画像をキャプチャした後、それらは写真測量ソフトウェアにインポートされます。ソフトウェアは、オーバーラップ画像の一般的なポイントを識別し、これらのポイントを使用して画像を互いに合わせます。

次に、高度なアルゴリズムを実行して、オブジェクト上のポイントの正確な3D座標を決定します。

3Dモデルの生成

画像を処理した後、ソフトウェアはオブジェクトの表面ジオメトリを表す密なポイントクラウドを生成します。

このポイントクラウドをさらに処理して、詳細な3Dメッシュを作成できます。テクスチャマッピングは、元の画像を使用して適用して、モデルにリアルな色と詳細を追加できます。

レーザースキャンとは何ですか？

レーザースキャンは、レーザーでターゲットを照らし、反射光を分析することにより、表面距離を測定するテクノロジーです。

このプロセスは、ターゲットオブジェクトの形状と特徴に関する正確な3つの寸法情報を生成します。レーザースキャンのコア原理は、時間-の時間- -フライト測定です。レーザービームがセンサーに戻るのにかかった時間は、表面までの距離を計算するために使用されます。この方法は、非常に正確な3Dモデルを作成できます。

運用原則

レーザービームの放出

レーザースキャナーは、一連の一連のレーザービームを抜本的なパターンで急速に放出し、ターゲットの表面をスキャンします。しばしば肉眼では見えないこれらのビームは、比較的速く広い領域をカバーできます。

スキャナーの回転鏡またはプリズムは、レーザービームをさまざまな方向に向け、ターゲットの包括的なカバレッジを確保します。

距離の測定

レーザービームが表面を照らすと、それらはスキャナーに反射されます。スキャナーは、飛行時間と呼ばれる各ビームが戻るのに必要な時間を測定します。

この時間は、光の速度で表面までの距離を計算するために使用されます。このプロセスは1秒あたり数百万回繰り返され、スキャナーが密集した距離測定値をキャプチャできるようになります。

ポイントクラウドの生成

各距離測定は、3D座標系のポイントとして記録されます。これらのポイントのコレクションは、スキャンされたオブジェクトまたは環境の表面ジオメトリを表すポイントクラウドを形成します。

ポイントクラウドには数百万から数十億の個別のポイントが含まれており、スキャンされた領域の非常に詳細かつ正確な表現を提供します。

3Dモデルへの変換

その後、特殊なソフトウェアを使用して、ポイントクラウドデータを処理して3Dモデルを作成します。これには、データをフィルタリングおよびクリーニングしてノイズとアーティファクトを排除し、その後にポイントクラウドを連続表面メッシュに変換するアルゴリズムが続きます。

結果の3Dモデルをさらに洗練してテクスチャリングして、元のオブジェクトまたは環境の現実的で正確なデジタル表現を作成できます。

写真測量とレーザースキャンの重要な違い

写真測量とレーザースキャンの選択は、望ましい精度、予算、処理時間、ユーザーの専門知識など、プロジェクトの特定の要件に依存します。

それらの明確な違いは次のように概説されています：

利点と短所の両方

写真測量

利点：

コスト-有効： 写真測量には、レーザースキャンと比較して最小限の投資が必要です。一般的に高品質のカメラとソフトウェアは、開始するのに十分であり、愛好家や中小企業がアクセスできるようにします。

フレキシブル： この方法は非常に適応性があり、さまざまな環境で使用できます。大規模な屋外シーンと、小さく複雑な詳細をキャプチャするのに適しています。

非侵入： 写真に依存しているため、写真測量はモデル化されているオブジェクトと物理的に相互作用しないため、元の状態に保存する必要がある繊細または文化的に重要なアーティファクトに理想的です。

短所

場合によってはより低い精度： 写真測量は詳細なモデルを生成できますが、特に微細な詳細や複雑な表面をキャプチャする場合、その精度はレーザースキャンと比較して低くなることがよくあります。

環境要因の影響を受ける： 照明条件、天候、およびその他の環境要因は、写真の品質、その結果、3Dモデルの精度に大きな影響を与える可能性があります。影、反射、一貫性のない照明はエラーを導入する可能性があります。

レーザースキャン

利点：

高精度： レーザースキャンは非常に正確な測定値を提供し、エンジニアリング、アーキテクチャ、品質管理など、精度が重要なアプリケーションに最適です。

複雑な構造に適しています： レーザースキャナーは、不規則な表面や写真測量に挑戦する細かい特徴など、複雑な形状の複雑な詳細を効果的にキャプチャできます。

照明の影響を受けない： レーザースキャンテクノロジーは、周囲の光条件に依存しません。精度を損なうことなく、低い-照度または電灯の設定を含む、さまざまな環境で効果的に動作できます。

短所

高い： レーザースキャン機器の取得の初期コストは、写真測量と比較して大幅に高くなっています。これには、レーザースキャナー自体の価格と、データの処理に必要なソフトウェアとハ​​ードウェアが含まれます。

特殊な機器とトレーニングが必要です。 レーザースキャナーを操作し、結果のデータを処理するには、特別な知識とトレーニングが必要です。これにより、熟練した人員が必要なため、アクセシビリティを制限し、運用コストを増やすことができます。

これは3Dアプリケーションにより適しています。

3Dスキャンまたはフォトグラムメトリーがプロジェクトにより適しているかどうかを決定する場合、考慮すべき主な要因は、モデル化する領域のサイズと必要な精度のレベルです。

3Dモデルの視覚化や基本的な測定の作成など、詳細な精度が重要ではない小規模-スケールプロジェクトの場合、写真測量が十分であり、取得しやすい場合があります。

たとえば、建築工学と都市計画では、写真測量を使用して、アーキテクチャの設計、土地計画、およびインフラ計画をサポートする非常に正確な3つの次元モデルを作成できます。

文化遺産の保存と考古学では、写真測量が記録をデジタル化し、歴史的な遺物や記念碑を保存し、古代の建築やサイトを研究するために使用されます。

さらに、映画の制作とゲーム開発では、写真測量を使用して、現実的な仮想シーンとキャラクターモデルを作成し、映画、テレビ番組、ビデオゲームの視覚効果をサポートします。

ただし、エンジニアリング調査、都市計画、建築保存など、高い精度を必要とする大規模なスケールプロジェクトの場合、その優れた精度と複雑な構造をキャプチャする能力により、レーザースキャンが優先される場合があります。

リバースエンジニアリング

部品を設計する場合、精度が最重要です。部品をリバースエンジニアリングする必要があり、正確なマッチングが必要な場合は、これは特に当てはまります。

このレベルの精度を達成するには、3Dスキャンが必要です。写真測量を使用すると、小さなエラーでさえ、設計や全体的な測定バイアスに大きなエラーが発生する可能性があります。

部品検査

リバースエンジニアリングと同じ理由で、部品検査のために3Dスキャンを使用することをお勧めします。あなたの部品が基準を満たすことを保証するためには、高精度が不可欠です。写真測量などの低精度手法を使用する場合、測定結果は信頼できない場合があります。

結論

3Dモデルを作成するための強力なツールの両方である、写真測量とレーザースキャンの違いを掘り下げました。

写真測量とレーザースキャンを選択するときは、プロジェクトスケール、必要なレベルの詳細、予算の制約、利用可能な機器と専門知識など、多くの要因を考慮する必要があります。

各テクノロジーには利点と制限があるため、すべてのソリューションはありません。したがって、読者に写真測量とレーザースキャンを積極的に調査して、ニーズに最適な方法を見つけることをお勧めします。さまざまなテクニックを試すと、新しい洞察と革新的なソリューションがもたらされる場合があります。

個人的または専門的な使用のために、プロの3Dスキャン機器を購入することを検討している場合は、お気軽にお問い合わせください。

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