消费级高精度3D扫描,搭建元宇宙高速公路

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8月20日下午,由清博智能主办的第二期【元宇宙达人说】以【构建元宇宙“新基建”】为主题,邀请领域内的专家、学者就元宇宙基建热潮下,元宇宙“软装”如何借东风快速开启。

3D扫描

积木易搭联合创始人、CTO毛凯受邀参与此次主题活动,并做了主题为《消费级高精度3D扫描——搭建元宇宙高速公路》的分享,探讨了元宇宙与3D内容的关系;3D扫描技术、消费级高精度3D扫描仪的发展及具体应用;3D扫描技术、3D数字内容如何改变未来人类的生活等。

一、3D内容是元宇宙最重要的基础设施之一

无疑,元宇宙世界的构建离不开海量、高质量的3D内容。

谈到元宇宙与3D内容的关系,积木易搭CTO毛凯认为,随着网络从PC互联网到4G、5G的发展,人类信息传播形态从文本逐渐发展到富媒体,包括图片、音视频、直播、流媒体等方式。历次基础设施的迭代都会带来内容形态的演进。

现阶段,元宇宙的内容行业,其供给决定需求的行业属性,意味着内容领域的竞争格局是百花齐放的。同时,元宇宙是囊括了整个真实的物理世界的。因此,各个行业的数据,包括数字化的需求,都会让元宇宙的内容产生巨大的价值,另一方面,这也会让我们的内容收集及制作存在很大的挑战。

随着3D打印、虚拟现实、增强现实等技术的发展,以及各类沉浸式/佩戴式设备的应用,人们的生活方式正在发生改变。人们对内容消费的趋势也将从二维逐渐扩展到三维。元宇宙有望革新人们对内容的感官体验(交互形式),3D数字内容必然是元宇宙最重要的基础设施之一。未来,元宇宙世界对基础数据内容的需求量会很大,而且时效性要求也会很高。

然而,当前3D数字内容的发展主要存在三个弊端:一是制作成本高;二是制作效率低(多数情况下靠手工去完成);三是质量参差不齐(跟建模过程、使用工具、建模师的建模水平都有很大关系)。

3D数字内容数据的获取,主要分为两大类:一种是单体建模,以前是传统的纯手工单体建模,现在有3D扫描仪,可以帮助人们快速获取单体模型。另一种是场景化的建模,包括近景和远景。近景如全景摄像机、激光扫描仪建模;远景如用空中遥感卫星,拍一些航拍图、影像,以及摄影测量技术、激光LiDAR等,这些都是我们基于现实世界的各种各样的数字孪生采集手段。

但采集回来的数据是要经过软件处理。虽然市面上有很多3D建模软件或者设计软件不断的去开发这方面的功能,比如3DMAX、C4D等,这些软件的功能也越来越强大,但实际上使用起来难度也越来越高,建模人员在使用这些软件时需要经过专业化的培训,才能最终把3D内容创作出来。

所幸的是,在目前的深度学习、机器视觉SLAM技术的推动下,自动化的、规模化的、智能化的3D数据获取技术已得到很大的发展。

总体而言,3D数字内容生产分4个阶段,PGC(专业建模师、设计师)、UGC(爱好者、发烧友)、AIAGC(消费者)、AIGC(AI)。我们的终极目标是希望到达AIGC这个阶段,用AI的高效率去替代人来从事3D数字内容的生产工作,在AIGC这个阶段,AI实际上是突破了人类知识图谱的极限,能够极大的提高内容生产质量与效率。

二、消费级高精度3D扫描仪,将3D内容生产带入数字工业时代

基于未来社会对3D数字内容的需求,毛凯认为,无论是在质量还是数量方面,都会越来越高,3D扫描将成为获取3D数据的一种非常高效的重要手段。未来,3D扫描硬件也越来越普及,甚至手机都可以变成3D扫描仪。经由3D扫描技术,3D内容生产将进入数字工业时代。

当前,3D扫描技术发展趋势主要表现在4个方面。一是几何与学习融合,就是多维几何与深度学习的算法相结合,能够提高3D视觉计算的鲁棒性。二是多传感器融合,通过视觉传感器结合廉价的激光,IMU性能和成本兼顾。三是与硬件结合,就是把3D视觉的算法,嵌入到硬件或芯片中。这样,3D扫描技术可以普遍应用于物联网设备,甚至是手机里。四是与具体行业应用结合,比如AGV、无人驾驶、服务机器人、AR教育、AR影音等。

针对高质量3D数字内容的海量需求,积木易搭在3D数字内容生产方面,推出了消费级高精度3D扫描仪——Magic Swift系列。

2021年,积木易搭首推全新概念“消费级高精度3D 扫描仪Magic Swift”。经过升级迭代,2022年7月,Magic Swift Plus应运而生,其自带可扩展外部彩色套件的特性,更则贴近用户需求。

具体而言,Magic Swift Plus采用白光LED光源,精度为0.1mm,分辨率达0.25mm,扫描帧率可达10fps,有效扫描距离可以达到0.8米。这意味着扫描的同时就可以实时看到它的扫描结果。此外,Magic Swift Plus支持手持和转台两种操作模式,重量仅800g,小朋友都可以操作。

值得一提的是,Magic Swift Plus目前在国内售价仅千元级别。真正做到了测量级精度,消费级价格。预计年内,Magic Swift系列将会再度上新,实现消费级的专业升级。

3D扫描

(海外用户通过Magic Swift 系列+3D打印制作的创意作品)

Magic Swift系列目前主要在海外进行推广,获得了海外用户的广泛认可。通过Magic Swift系列,海外发烧友们将现实世界实体通过3D扫描数字化,并进行二次创作,再使用3D打印技术将实体成果输出,实体成果有手办、人体扫描、纪念品、玩具等。在以前,创客们通过手工的方式去DIY创意性的东西,成本高、效率慢,但现在有了消费级高精度扫描仪,会方便很多。

市场研究公司IDC公布最新预测,到2023年,全球3D扫描仪(3D Scanner)出货量有望超过6.3亿台,总价值将近30亿美元,5年期年复合增长率(CAGR)达15.8%,而2019-2023年间,全球3D扫描仪(3D Scanner)出货量CAGR则为21.2%。随着3D数字内容需求的高速增长,全球3D扫描仪市场也必将迎来大爆发。

三、多行业应用,3D世界将彻底改变人类的生活

谈到3D扫描技术与人们生活方方面面的的关系,毛凯分享道:“实际上,除了建模之外,3D扫描技术也可以服务其他一些与3D内容和数据制作相关的领域。”

比如,基于机器视觉与动作姿态库,从运动视频中进行动态三维重建,可快速生成3D数字人。具体运用到球类赛事上则表现为,通过对球场上球员的动态三维重建,可以实现战术分析和历史回溯。

3D扫描也天然地可与3D打印完美地结合在一起。比如以前为残疾人士制作矫形修复产品,采用的是石膏铸造或玻璃纤维铸造模具的方式,这种方式费时费力。而现在通过3D扫描和3D打印技术,相较于石膏铸造法或玻璃纤维铸造法,时间成本上降低1倍,制作成本也仅是其十几分之一,既节约了成本,又提高了效率。

在工业领域,逆向工程、3D加工、工业零部件/工程检测等,通过3D扫描技术,可以快速实现。而在虚拟展示服务领域,通过对商品进行扫描,可实现线下实景复刻、实景模型重建。

3D扫描

(阿里巴巴第二届跨境峰会数字化3D展厅)

在泛家居领域,可以通过3D扫描技术对手工建模难度非常大的红木家具等这类家具,进行快速三维扫描建模,并且通过Web进行分享。

在陶瓷工艺品领域,通过3D扫描,可以高精度采集到工艺品的纹理,并自动进行映射,1:1的高度还原艺术品。

在零售行业,比如,积木易搭给鞋厂商提供3D定制解决方案,对鞋的各个部件快速进行数字化之后,用户可以在线上对鞋进行二次编辑和创作,进行鞋的定制。鞋子的3D模型可进行交互展示,用户DIY的定制鞋也可以在不同终端上进行展示,比如说裸眼3D全息广告机、智能展示机、AR/VR/MR智能设备等。

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目前,积木易搭已为10+行业提供3D数字化服务,合作单位超过1900家,包括格力、吉利几何汽车、浪潮、新华三、华为、京东、施耐德、阿里巴巴、无印良品等多个品牌客户,合作电商卖家超800余家,3D数字展厅搭建超过1200家,工程建模数量更是高达218000+。

放眼未来,随着3D扫描及3D内容的应用技术的不断发展,人们将享受到更好的购物方式,更智能的导航定位,更真实的游戏体验,更有趣的学习方式,更先进的医疗模式等。未来,3D世界将彻底改变人类的生活,3D扫描技术、3D数字内容将大有可为。

审核编辑 黄昊宇


 

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