三维相机的工作原理是什么?什么叫三维相机?

3D实景克隆

3D实景克隆,简单说就是通过软硬件技术,把现实场景复刻成一模一样的3D数字化场景,其实质是三维场景重建。但3D实景克隆和传统的重建方式又有着很大的不同。

三维场景重建技术已有一段历史,并不是新鲜事物,但过去受限于硬件、软件及高昂的人工成本,一直停留在工程、建筑等专业性很强的领域,无法达到民用化的级别。近几年随着机器视觉技术和3D传感器的发展,对大场景进行三维重建,已经满足规模化商用的条件。

像Holoens/Magic Leap等MR/AR的产品都是基于三维空间信息提取技术。我们日常生活中最常见的3D传感器应用就是iPhone X上的faceID(面部识别)。

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iPhone X的faceID

iPhone X前置的小刘海,不仅能拍出传统的彩色照片,也可以把人脸的三维数据拍出来,从而让人脸识别获得金融级别的安全。

iPhone X识别的是近距离的一小块儿人脸数据,而众趣做的是把一个很大的室内空间的三维数据采集下来,并把原貌还原出来,因此我们研发了能够采集空间三维数据和图像数据的3D相机

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众趣科技3D Pro相机

3D相机和iPhone X识别三维信息的原理是一致的,都是通过红外发射器和红外接收相机采集三维数据,RGB彩色相机用来采集色彩数据。

数据采集仅是对场景进行复刻重建的第一步,关键在后面如何对数据进行处理,因此我们70%的精力都花在了软件算法上,这也是产品的核心竞争力。

众趣定位于构建室内空间的三维场景,我们就以一套三居室房屋为例,看看如何把它复刻成一套3D实景房屋:

第一步:使用3D相机在房间多处设置点位,采集数据,并将数据上传至众趣云端。

第二步:在云端服务器上,算法对采集的数据进行降噪、特征提取、拼接,自动完成三维结构重建色彩纹理匹配等一系列工作。

算法是整个重建过程的核心,有着很高的技术门槛,也正是这个核心算法的处理流程,让3D场景的制作成本大幅降低。

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三维场景重建流程

这里用到的关键技术是SLAM(即时定位与地图构建)。可以描述为机器要获取它行走过程中周边的点云信息,对这些点云信息做计算,然后知道自己该避障,还是往前走,这对大场景三维重建有着重要的意义。

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即时定位与地图构建

最后一步就是数据存储与展示,最终生成的模型数据存储在云端服务器。

3D实景模型基于WebGl标准(一种3D绘图协议),目前大部分主流浏览器都已支持WebGL。也就是说用户不需要安装任何插件,在浏览器端输入一个网址就能访问展示。云端存储,链接访问,用户即可随时随浏览观看。

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WebGL标准

100平米左右的三居室,现场数据采集0.5小时,云端处理0.5小时,就生成了一套1:1大小,可漫游行走的3D实景空间。

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多平台展示三维空间

行业应用实践

室内空间三维场景的应用范围很广,目前众趣在房产、酒店、民宿、公寓、家装、文博展馆、建筑等领域都有涉及。当下的重点是房产长租短租这些和空间交易强相关的行业。

比如众趣目前合作的房产客户我爱我家、中原地产、21世纪、365淘房、E选房等平台,都已都推出了“VR看房”(3D实景看房的另一种通俗说法)。

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VR看房

和普通的照片相比,3D实景多了一维的深度信息,多出的这一维信息给用户带来的体验却有天壤之别。

3D实景让用户看到的是一个具像化的三维房屋,能以上帝视角俯瞰房屋全貌,也能步入房间行走,查看细节。除了沉浸式的体验之外,还给看房者带来了更多信息,比如通过房间长、宽、高数据的展示,就可以准确判断出房间能放多大的柜子、床等家具,相比线下的匆匆看房,3D房源可以让用户反复观看,获得更多更全面的信息

机遇与挑战

过去互联网对信息的呈现始终是二维的形态,但二维并不符合人观察真实世界的角度。三维信息制作的低成本化、大众化,和互联网前端技术对三维场景展示的支持,正在把信息由二维升级为三维化。信息升维的过程,必然会带来许多机遇,甚至会再次重构许多传统行业。众趣所做的事情,正是一种探索和尝试。

同样作为一个新兴的前沿技术,教育市场的成本也很高,如何在把握机遇的同时,深挖各行各业的需求,和各个行业的痛点密切结合,有着不小的挑战,这一切都有待时间验证。

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