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2019-04-22 23:35:17 | 人氣(1,014) | 回應(1) | 上一篇 | 下一篇

巴黎聖母院的一場大火,燒出了3D數字化重建技術

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2019年4月16日,從新聞媒體到社交網絡,從朋友圈到QQ群,許多人都在討論一場大火——法國文化藝術的瑰寶、巴黎聖母院大教堂失火。

大火始于樓頂,火勢蔓延迅速,教堂的尖塔和屋頂已經坍塌。不幸中的萬幸是,巴黎聖母院的主體結構仍然保持完好,怪人卡西莫多的鍾樓還在,大量館藏也得以幸存。大火撲滅後,法國總統馬克龍表示,“我們將重建巴黎聖母院”。





(圖片來源:財新網)

即使主體結構保存完好,重建巴黎聖母院依然不是一份簡單的工作,這一別怕是要十年起步。抛去時間和成本的因素,它是一座于公元四世紀啓動,落成于七世紀,具有850年曆史的歐洲哥特式建築,無論從材料、工藝、結構等角度來講,都很難實現百分百的還原。


但,在一個技術爆炸的時代,巴黎聖母院某種程度上是幸運的,數字化3D成像技術,再次進入人們的視野。

十億數據點讓巴黎聖母院再現全貌

據2015年外媒報道,藝術曆史學家安德魯·塔隆利用激光掃描、三維成像等技術,非常精確地記錄下了巴黎聖母院全貌的數字化信息。當然,這個過程很不輕松,每次進行激光掃描,需要先生成當前拍攝點的球形全景圖片,再將那張照片映射到激光産生的掃描點上,每個點成爲照片中該位置的像素的顔色,累計創建大教堂三維圖像,精確到5毫米。




(圖片來源:《國家地理》)


這一流程需要在大教堂的每個拍攝點都過一遍,某些地點還需要反複嘗試,前後耗時長達數年,最終生成了高達十億條數據點,通過人工智能、雲計算等技術,拼接成了一個三維模型,無限接近巴黎聖母院的數字化全貌。換言之,即使巴黎聖母院注定無法再恢複原貌,但它已經被完整地保存在了數字世界。


數據化重建能給我們什麽?一個是非常接近真實的三維模型,在建築重建的過程中,設計師和工人可以利用三維模型,來輔助進行大教堂內部結構的可視化研究,畢竟屋頂的頂部、拱頂的頂部、樓梯間的內部,以及人們通常看不到的所有隱藏空間都被呈現出來了。




(圖片來源:《國家地理》)


另一方面是將三維模型結合人工智能、VR等技術,可以推出巴黎聖母院的VR全景遊覽産品,更具立體感和真實感。實際上,用數據來保存巴黎聖母院的不僅僅只有塔隆一家,像Google Arts & Culture就把世界各地的博物館高質量地搬到線上,百度百科也推出了全景版的巴黎聖母院。


不只是還原建築 3D數字化重建技術助力電影工業

前面我們講述了在給建築物進行三維建模重建的技術,用激光掃描等手段,可靠性、還原度都遠高于鉛錘、繩子、尺子和鉛筆這種傳統方式,這爲工作人員利用建模軟件形成三維模型提供了基礎,而近年來,人工智能、智慧成像的相關技術突破,也使得數字化成像技術不再限于遊戲、建築設計、動畫等行業,而是繼續與其他産業進行深度結合。


舉個例子,國內做計算機視覺的企業有“四小龍”的說法,其中之一的雲從科技近日對外公布了最新成果:其基于單幀圖像的3D人體重建技術刷新了三項世界紀錄,這意味著在3D重建領域,在設備越少限制越多的前提下,能得到更高精度的3D人體模型。


爲什麽說人工智能技術爲3D數字化重建起到了關鍵作用?智能算法彌補了由于設備和環境所帶來的的負面幹擾,除了前文提及的還原建築物這種需要高精度數據的場景,其他場景只需要普通光學鏡頭就能完成3D數模的制作,這大大降低了數據采集的成本。


電影工業也得益于相關技術的突破。在3D重建領域,低誤差意味著高精度,雲從已經可以實現全身精度誤差從75.4毫米降低到52.7毫米,關節精度誤差從55.8毫米降低到40.1毫米,3D人體模型的幀率可達200幀每秒,完全可以滿足電影24幀每秒的需求。目前電影工業對人體特效需求在大幅增加,諸如《阿凡達》、《阿麗塔》、《猿族崛起》等好萊塢大片,角色大都用特效合成,三維模型重建技術無疑可以大幅降低應用門檻。




                                                (圖片來源:《戰鬥天使阿麗塔》)


3D數字化重建技術運用于泛産業的前景

有意思的是,3D數字化重建技術近年來不再是B端重工業的專屬。一方面,隨著互聯網人口紅利見頂,傳統産業開始借力大數據、雲計算、智能終端等技術,來進行産品服務的升級進化,對娛樂、零售産業來說,3D數字化重建技術具備天然的落地場景;另一方面,隨著設備成本降低和算法技術升級,3D數字化重建技術也開始往C端産業下沈。


比如,近年來,美顔表情、服飾電商的相關産品開始集中爆發:只需要手機前置攝像頭(像素一般低于後置攝像頭)的圖像,美顔APP就可以完成美顔、P圖、瘦身、AR表情等;國內外的一些智能化商場,試衣鏡屏幕支持一秒換裝試衣,這背後無疑是3D成像技術推了一把。





                                                   (圖片來源:某AR試衣鏡)


去年5月,京東就發布了AR試衣鏡,通過3D掃描技術和AI技術,在3到5秒時間內可以完成對消費者身高、胸圍、腰圍、臀圍等各身體參數的測量,並生成相應的3D虛擬形象,進行試衣、試妝等操作。這類産品不僅在線上能大幅降低C端用戶購買嘗試的時間成本,還能將試衣試妝形象分享給好友、家人,從社交角度延伸出更多的玩法與流量入口;在線下也可以助力商家進行更精准的商品推薦,提升導購效率,將零售産業將變得極其可塑化。


另一個例子來自于看似八竿子打不著的二手車行業。有別于買家到線下門店看車購車的刻板印象,優信二手車APP具備VR全景看車服務,這項功能是優信與百度智能雲合作打造,包含關門外觀、開門外觀、內飾三部分全部以360度全景的形式浏覽,這樣的3D數字化模型非常接近真車,甚至連二手帶來的劃痕、瑕疵都可以看到。根據相關報道,二手車模型數據的錄入僅需七分鍾,用戶的整體成本也相應減少20%左右,這無疑爲二手車行業的業務流程提供了新的發展方向。




(圖片來自優信二手車APP)


毫無疑問,3D數據重建技術屬于那種“我很早就聽說過這玩意但真沒想到它還能用在這裏”,得益于人工智能技術與硬件設備的升級進化,3D數字化重建技術正在與各行各業結合,除了建築設計、電影工業、攝影成像、線上電商之外,還可以廣泛應用在醫療、遊戲、3D打印、家裝、考古等領域,應用場景相當豐富,呈現出非常有潛力的一片市場,也爲國內從事3D視覺的企業,提供了大量落地的全新思路。-----(論道AI/人工智能 /科技 /技術)

台長: 聖天使

(悄悄話)
2019-04-23 12:20:03
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