[00140897]人工智能三維數字化技術在大場景(地理空間)方向的應用

1、項目簡介 人工智能三維數字化技術在大場景（地理空間）方向的應用項目屬于人工智能計算機視覺領域。該項目的關鍵技術是開發出能夠高效建立場景結構化模型、自動進行色彩還原的算法,以此來提高三維數字化過程的效率,降低傳統三維數字化建模所需人力與時間成本。這種技術上的突破是實現三維建模拍攝設備和云服務市場普及的關鍵。隨著人工智能、場景數字化技術的興起和迅速發展,對于大場景三維數字化建模的普遍需求越來越高。對大場景進行三維數字化重建是技術發展與消費者交互空間升級需求共同推動的必然結果,代表了新一代空間體驗方式的發展方向。 2、國內外研究現狀 目前國內外三維數字化重建系統大致分為以下三類：第一類三維重建系統是通過相機成像模型,從二維圖像中計算出物體的三維結構。這一類的方法成本較低,但是重建結果易受到其他因素的影響。第二類是利用精密的硬件設備,如激光掃描儀、結構光、深度掃描儀（Range Scanner）等直接測量出物體表面點的三維坐標。這類方法由于是直接對三維物體的空間信息進行處理,因此精度較高。但是這類方法需要較為復雜的并且成本十分高昂的硬件設備。第三類是利用低價的掃描儀器,比如Kinect或者Time of Flight等。 以上三類三維重建系統在技術應用中有以下5點不足之處： 1)目前的掃描儀多為進口產品,提供此項服務的人員只是使用者,而非技術的專業人員,不能解決采集過程和結果中出現的實際問題; 2)掃描的時間長,外部環境的變化會引起結果的不穩定,而且沒有顏色信息; 3)采集過程需要在物體上標定特征點,這種接觸式的掃描方法,不適合進行珍貴物品的三維建模; 4)需要大量繁重的人工后期處理,不僅在重建結果中引入了人為不確定因素,而且大大增加了時間和人工成本; 5)激光鐳射掃描儀價格昂貴,操作復雜,普及困難。 3、研究內容和解決的關鍵問題 該項目的研究成果是面向大眾的全球首款消費級大場景三維數字化建模的硬件設備和軟件服務。硬件設備包括球幕相機和手持式拍攝支架。軟件服務包括移動客戶端和云端建模。該套設備和服務可以實現： 1)便攜式家用設備,傻瓜式操作,可對500㎡內的任何場景進行拍攝和三維數字化建模; 2)客戶端實時預覽三維效果; 3)場景圖片上傳至云端快速建模; 4)模型鏈接生成,可在客戶端和網頁端預覽。 為實現以上硬件設備和服務,該項目解決了以下關鍵性問題： 1)硬件核心部件,為達到家用級的目的,在硬件核心部件的選取上必須降低成本。本項目硬件核心部件采用光學鏡頭,避開傳統掃描儀激光類昂貴設備; 2)硬件外觀設計,為達到精巧便攜的目的,將硬件數據采集設備規格降低至工業掃描儀的1/20; 3)軟件服務,基于SLAM和SFM技術在沒有深度信息的情況下準確地逆向還原場景的三維信息,全自動還原場景顏色信息,將三維數字化建模效率提高200倍以上; 4)三維數字化模型展示,實現自動識別不同端口的差異化壓縮算法,無需任何插件便能夠在APP、手機、電腦、Pad、本地端輕松瀏覽。 4、項目經濟效益和社會效益 該項目成果可對500㎡范圍內的諸如家庭、畫廊、店鋪等任意室內場景和公園等室外場景,實現現實與虛擬世界的完美結合。成果已經為各類博物館提供三維數字化虛擬展示技術,讓文物融合在歷史與現實中。為各類傳統行業如房地產,廣告,旅游,娛樂產業提供三維數字化服務。為出版發行業、教育培訓行業、電子商務行業及各類傳統行業提供互聯網趨勢下的全新的視覺與體感體驗。項目成果有很強的拓展性,可將其搭載在無人機上,實現三維數字化建模的視域升級。 該項目提供了一款面向未來,讓高端科技走進大眾生活的研發成果。體現了研發人對前沿技術的不懈追求以及對消費者追求高品質生活需求的積極回應。隨著國家“中國智造2025”戰略實施,智能產品、智能制造與互聯網的深度融合,跨業創新成為電子行業發展趨勢。2016年習總書記講到未來中國將大力支持數字經濟的發展,要加大投入,加強信息基礎設施建設,推動互聯網和實體經濟深度融合,加快傳統行業數字化、智能化、做大做強數字經濟,拓展經濟發展新空間。該項目成果緊跟政府政策,通過人工智能三維數字化技術,積極應對信息技術革命帶來的挑戰與機遇,迎合新產品、新產業、新業態、新模式的經濟結構變革要求,為粵港澳大灣區智能制造的發展貢獻綿薄之力。