3DGSにおける正確な点計測――従来のステレオ視ベースの計測に代わる新たな選択肢

概要: 3Dガウススパッタリング（3DGS）は、最先端の新規視点合成によりリアルタイムレンダリングを革新しましたが、正確な幾何学的計測への有用性はまだ十分に活用されていません。マルチビュー・ステレオ（MVS）の点群やメッシュと比べて、3DGSでレンダリングされた視点は、より優れた視覚品質と完全性を示します。しかし、現在の点計測手法は、要求の厳しいステレオ作業ステーション、または多くの場合不完全で不正確な3Dメッシュ上での直接ピッキングに依存しています。新しい視点合成器としての3DGSは、正確な元の視点をレンダリングし、その間の視点を滑らかに補間します。これにより、ユーザは3DGSモデルを操作しながら、異なる視点間で整合した点を直感的に選択できます。これらの整合した点を三角測量することで、3D点の計測を正確に生成できます。このアプローチは従来のステレオ計測を模倣していますが、要求は大幅に小さくなります。ステレオ作業ステーションも、専門のオペレータ用ステレオ能力も必要ありません。さらに、より高い計測精度のために、多視点交差（2視点を超える）を可能にします。我々は、このプロセプトの実証（PoC）を示すために、Webベースのアプリケーションを実装しました。複数のUAVの空撮データセットを用いて、本PoCによりユーザが非常に高精度な点計測を成功裏に実行でき、標準的なハードウェア上で従来のステレオ手法と同等、あるいはそれを上回る精度が達成できることを示します。具体的には、本アプローチは、直接的なメッシュベース計測を大きく上回ります。定量的には、よく定義された点において、本手法は1〜2 cm範囲のRMSEを達成します。より重要なのは、メッシュベースのRMSEが0.062 mとなるような扱いにくい薄い構造において、本手法は0.037 mを達成したことです。また、メッシュでうまく再構成できない鋭い角部では、本手法はすべての点を0.013 mのRMSEで計測できたのに対し、メッシュ手法は完全に失敗しました。コードは以下で利用可能です: https://github.com/GDAOSU/3dgs_measurement_tool。