AI助力三維數字化重建,「四維時代」打造國產實景三維相機

.. 文|劉年華

編輯|彭孝秋

三維數據,是3D模型的源頭。在數字孿生領域,如果沒有實景三維數據,就無法實現真正的虛實結合。小到各類物體,大到各類建築,都需要先採集實景數據,以建立數字三維模型。然而,過往的實景三維採集硬件主要來自海外設備。這類設備在安防、應急等場景很難符合項目要求。因此,在保證質量的前提下,實景三維相機的國產化一直是行業的呼聲。

創立於2014年10月的「四維時代」,已研發推出具有自主知識產權的實景三維相機系列產品,並已通過國產操作系統、國產CPU的兼容適配,獲信創產品評估認證。其解決方案及產品服務,已服務於港珠澳大橋、世博會中國館等多項國內外重大工程項目,並覆蓋了智慧城市、房地產、新零售等領域。

提高精度,便攜使用

目前,四維時代共推出了四款實景三維相機硬件產品。兩款「深」系列產品作為激光相機,滿足高精度需求領域;兩款「看」系列產品作為光學相機,滿足日常工作消費場景。

  • 四維深時主要面向精度需求最高的數字城市建設、燃氣管道勘察檢測等場景,是一款架站式設備,室外建模範圍最高260m,點雲精度小於1cm,能輸出高質量點雲數據和16K精度的三維模型。
  • 四維深光的應用場景更廣泛,可在常規的公共安全、建築工程、市政工程等領域使用。用架站式和穿戴式SLAM雙採集模式,能在70米範圍內捕獲每秒20萬點雲,點雲精度達1cm。該設備支持RTK、熱紅外成像和多光譜模塊。
  • 四維看見能快速完成空間的全自動三維數字化,10分鐘內輸出16K畫質三維模型,支持4倍細節放大,適用於數字文博、地產營銷、線上展會等。
  • 四維看看同樣專註於空間的快速三維數字化,能在短時間內完成三維建模,輸出高達8K畫質的三維模型,服務領域包括數字文博、地產營銷等。

四維時代創始人崔岩告訴36氪,公司的產品研發目標一直緊扣着客戶的需求:提高精度、提升效率、便攜使用。目前正在研發第五款設備。

在管道建設、市政規劃等專業工程領域,精度需求較高,通過不斷優化深度估計算法和提升激光掃描技術來升級產品,同時能夠加快點雲重建效率。為了讓用戶更加便攜攜帶,四維時代也希望將產品集成到體積更小、重量更輕的設備中,同時簡化用戶操作流程,使得即使非專業人員也能快速上手,實現高效的現場數據採集。

覆蓋場景方面,四維時代主打空天地一體化,不僅關注室內外環境的全面覆蓋,而且涵蓋了從微觀到宏觀的不同尺度。

空中層面,四維時代採用北斗大地2000系統對其所有相機進行全局定位,幫助數據的匹配融合。不僅提高了定位的精度和可靠性,而且相較於傳統的GPS系統,更具備國產化的優勢。在中層,公司利用無人機搭載相機進行空中拍攝和建模,無人機的靈活性和便捷性使得大規模、大尺度的三維建模成為可能。至於近地面層面,四維時代通過激光相機進行精準拍攝,確保了數據的高精度和高質量。

四維時代系列產品

小切口,大方向

數字孿生行業的細分領域眾多,從消費應用到工業場景,再到城市管理,都有相關需求。但每個細分領域的需求各有差異。

崔岩表示,四維時代的發展戰略"小切口,大方向"。小切口指的是有數據需求的業務場景,例如燃氣管網的數字化管理、刑偵消防現場的勘驗、建築工程的全過程管理、文物修繕保護等。這些場景對於實景三維數據有真實的業務需求,能夠改善其工作流程,而不僅僅是可視化的效果。

以現場勘驗場景為例,公安部門、消防部門每次出動時,都可以對現場進行快速採集,回去后立刻將現場還原。既可以減輕重複前往現場的負擔,又能責任判定時提高效率,保障公平。

在燃氣領域,四維時代從安全的角度切入。通過與深圳燃氣集團合作,實施了數字賦能超大城市燃氣安全項目。不同於傳統依賴進口設備和以項目為導向的服務模式,四維時代提供了一個能夠持續更新、快速響應的系統。這一系統不僅能進行事前的災害預警,還能進行事故預演,支持高效的事故處置和搶險救災工作。這一項目最終獲得了國務院國資委首屆國企數字場景創新賽一等獎。

消防火調事故現場勘驗,圖片來源:四維時代

保持關注,放開嘗試

崔岩告訴36氪,三維數據始終是四維時代的核心關注點。無論是需要關注細節的小物體建模,還是對大尺度空間的精準測繪,都能實現從微米級到毫米級不等的高精度管理。

在三維數據基礎上,團隊一直在探索一些新應用和平台型產品,包括數字工業、數字文博、數字生活等。目前,團隊已經推出了四維模庫(4DModel)、四維藝術、四維AR及四維看展等產品。並嘗試開發基於各類設備的應用,如各類AR/VR眼鏡等。

並不總是如預期完美,但崔岩認為,這些探索是創新路上不可或缺的部分,也非常鼓勵團隊多去嘗試。

此外,四維時代也在國際化方面不斷探索與嘗試。在工業數字化方向,與德國企業建立了合作關係。四維時代負責提供高清度的三維視覺解決方案,德方則側重於機械臂、機械人以及ERP和SAP管理控制系統的開發和應用。

數字文博,圖片來源:四維時代

推動文博產業數字化建設

崔岩表示,研發是四維時代發展的核心競爭力。截至當前,四維時代已獲得自動化三維數字建模、高精度機器視覺等111項核心專利,其中發明專利45項,國際專利13項,軟件著作權214項。

此外,公司也完成了數十萬條三維空間的數據積累,並擁有深度學習的數據訓練集。通過海量的數據庫學習,使三維空間的分佈預測更加精準。

在業務推進過程中,四維時代的AI能力得到市場逐步認可,數字化技術已應用到全球116家博物館及多項重大工程的數字化建設。


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