[00140897]人工智能三维数字化技术在大场景(地理空间)方向的应用

1、项目简介 人工智能三维数字化技术在大场景（地理空间）方向的应用项目属于人工智能计算机视觉领域。该项目的关键技术是开发出能够高效建立场景结构化模型、自动进行色彩还原的算法,以此来提高三维数字化过程的效率,降低传统三维数字化建模所需人力与时间成本。这种技术上的突破是实现三维建模拍摄设备和云服务市场普及的关键。随着人工智能、场景数字化技术的兴起和迅速发展,对于大场景三维数字化建模的普遍需求越来越高。对大场景进行三维数字化重建是技术发展与消费者交互空间升级需求共同推动的必然结果,代表了新一代空间体验方式的发展方向。 2、国内外研究现状 目前国内外三维数字化重建系统大致分为以下三类：第一类三维重建系统是通过相机成像模型,从二维图像中计算出物体的三维结构。这一类的方法成本较低,但是重建结果易受到其他因素的影响。第二类是利用精密的硬件设备,如激光扫描仪、结构光、深度扫描仪（Range Scanner）等直接测量出物体表面点的三维坐标。这类方法由于是直接对三维物体的空间信息进行处理,因此精度较高。但是这类方法需要较为复杂的并且成本十分高昂的硬件设备。第三类是利用低价的扫描仪器,比如Kinect或者Time of Flight等。 以上三类三维重建系统在技术应用中有以下5点不足之处： 1)目前的扫描仪多为进口产品,提供此项服务的人员只是使用者,而非技术的专业人员,不能解决采集过程和结果中出现的实际问题; 2)扫描的时间长,外部环境的变化会引起结果的不稳定,而且没有颜色信息; 3)采集过程需要在物体上标定特征点,这种接触式的扫描方法,不适合进行珍贵物品的三维建模; 4)需要大量繁重的人工后期处理,不仅在重建结果中引入了人为不确定因素,而且大大增加了时间和人工成本; 5)激光镭射扫描仪价格昂贵,操作复杂,普及困难。 3、研究内容和解决的关键问题 该项目的研究成果是面向大众的全球首款消费级大场景三维数字化建模的硬件设备和软件服务。硬件设备包括球幕相机和手持式拍摄支架。软件服务包括移动客户端和云端建模。该套设备和服务可以实现： 1)便携式家用设备,傻瓜式操作,可对500㎡内的任何场景进行拍摄和三维数字化建模; 2)客户端实时预览三维效果; 3)场景图片上传至云端快速建模; 4)模型链接生成,可在客户端和网页端预览。 为实现以上硬件设备和服务,该项目解决了以下关键性问题： 1)硬件核心部件,为达到家用级的目的,在硬件核心部件的选取上必须降低成本。本项目硬件核心部件采用光学镜头,避开传统扫描仪激光类昂贵设备; 2)硬件外观设计,为达到精巧便携的目的,将硬件数据采集设备规格降低至工业扫描仪的1/20; 3)软件服务,基于SLAM和SFM技术在没有深度信息的情况下准确地逆向还原场景的三维信息,全自动还原场景颜色信息,将三维数字化建模效率提高200倍以上; 4)三维数字化模型展示,实现自动识别不同端口的差异化压缩算法,无需任何插件便能够在APP、手机、电脑、Pad、本地端轻松浏览。 4、项目经济效益和社会效益 该项目成果可对500㎡范围内的诸如家庭、画廊、店铺等任意室内场景和公园等室外场景,实现现实与虚拟世界的完美结合。成果已经为各类博物馆提供三维数字化虚拟展示技术,让文物融合在历史与现实中。为各类传统行业如房地产,广告,旅游,娱乐产业提供三维数字化服务。为出版发行业、教育培训行业、电子商务行业及各类传统行业提供互联网趋势下的全新的视觉与体感体验。项目成果有很强的拓展性,可将其搭载在无人机上,实现三维数字化建模的视域升级。 该项目提供了一款面向未来,让高端科技走进大众生活的研发成果。体现了研发人对前沿技术的不懈追求以及对消费者追求高品质生活需求的积极回应。随着国家“中国智造2025”战略实施,智能产品、智能制造与互联网的深度融合,跨业创新成为电子行业发展趋势。2016年习总书记讲到未来中国将大力支持数字经济的发展,要加大投入,加强信息基础设施建设,推动互联网和实体经济深度融合,加快传统行业数字化、智能化、做大做强数字经济,拓展经济发展新空间。该项目成果紧跟政府政策,通过人工智能三维数字化技术,积极应对信息技术革命带来的挑战与机遇,迎合新产品、新产业、新业态、新模式的经济结构变革要求,为粤港澳大湾区智能制造的发展贡献绵薄之力。