メッシュと3DGSによるLiDAR点群処理の未来

何十年もの間、メッシュ・モデリングは、ゲームやエンターテインメントからエンジニアリングや建設に至るまで、デジタル環境の基盤となってきた。そして今、新たな技術が注目を集めている：3Dガウス・スプラッティング（3DGS）だ。リアルタイムでフォトリアリスティックなクオリティでシーンをレンダリングできることで有名な3DGSは、幅広い業界で急速に注目を集めています。

しかし、3DGSは、私たちが長い間依存してきた幾何学的に正確なメッシュ・モデリングに取って代わることができるのでしょうか？この記事では、両技術の長所と用途、互いの補完方法、そしてCHCNAV CoCloudのようなツールが、メッシュと3DGSの融合力をどのように手の届くところにまで高めているのかを探ります。

3Dガウス・スプラッティング（3DGS）とは？

簡単に言えば

3Dガウス・スプラッティング（3DGS）は、デジタル3Dシーンを無数の楕円体で組み立てるようなものだ。画家が筆で風景を描くようなものだ。ガウスカーネルと呼ばれるこれらの楕円体は、詳細で忠実度の高いシーンを形成するために集まる個々の3Dデータポイントを表しています。

詳細

3DGSは、特に大規模な点群データから作成された3Dシーンをリアルタイムでレンダリングするための最先端の技術です。ガウスカーネル（3D楕円体）を使って2Dスクリーン上に「スプラット」することで、離散的な3D点を滑らかで連続的な視覚表現に変換します。各カーネルは、位置、色（RGB）、スケール、回転、不透明度などのパラメータで定義されます。これにより、フォトリアリスティックなリアルタイムレンダリングが可能になります。

3DGSモデルの構築プロセスには、主に2つのステップがある：

1.シーンの構築：画像や点群などの未加工データから開始し、特徴マッチングなどの技術を使用して3D点の密なセットを生成します。これらの点はガウスカーネルにリンクされ、各カーネルの形状と外観はスケールや回転などのパラメータによって定義されます。そして、カーネルはバックプロパゲーションなどのトレーニング手法によって最適化され、高品質のビジュアルが生成される。
2.シーンレンダリング：3Dカーネルは、透視カメラモデルを使用して2Dスクリーン空間に投影され、2Dガウス分布を形成します。これをラスタライズし、ブレンドすることで、各フレームのシームレスでフォトリアリスティックな画像を生成します。

メッシュ・モデリングの早見表

簡単に言えば

メッシュ・モデリングは、頂点、エッジ、面から構築されるデジタルの世界を表現する。これらの幾何学的要素は、3D空間内のソリッドな形状や構造を定義します。

詳細

メッシュ・モデリングは、3D環境を作るための古くからある手法だ。頂点を結んで辺と面を形成し、オブジェクトを構築する。各三角形の面は、隣接する面とのトポロジー的な関係が定義されており、集合的に、明確で一貫性のある構造を持つ閉じた、または開いた幾何学的な面を形成します。

視覚的なリアリズムを重視する3DGSとは異なり、メッシュ・モデリングは精密さと構造的な完全性を重視します。正確な測定が可能であるため、詳細な空間解析や精密な設計文書が必要な用途に最適です。

メッシュモデリングは、幅広い業界において標準的な手法であり続けています。測量では、正確な景観マッピングをサポートします。建築では、詳細な建物モデルの作成を可能にします。ゲームや映画では、没入感があり構造的に信頼できる仮想世界の構築に役立ちます。

真っ向勝負：3DGS vs. メッシュ・モデリング

核心的議論：どちらを選ぶべきか？

この比較から、3DGSはメッシュ・モデリングの代替ではなく、さまざまな使用ケースに対応する補完的なツールであることが明らかである。
補完的なツールであることがわかります。

生産性のためにメッシュを選ぶ

測量、ビルディング・インフォメーション・モデリング（BIM）、エンジニアリングなど、正確さ、測定、構造化された分析が不可欠な分野では、メッシュモデリングは引き続き好ましいアプローチです。建物の寸法の測定、土工量の計算、空間分析の実行など、メッシュモデルは、CADやGISのワークフローにシームレスに統合する信頼性の高い高品質のデジタル資産を提供します。視覚的なリアリズムという点では3DGSに及ばないかもしれませんが、その利点は精度と実用性にあります。

没入型体験のために3DGSをお選びください：

バーチャル・リアリティ（VR）、ゲーム、デジタル・ツーリズムなど、視覚的なインパクトとユーザーの没入感を重視する業界において、3DGSはリッチでフォトリアリスティックなレンダリングを作成するための比類ない機能を提供します。
3DGSは、技術的な計測を行うことよりも、鮮明なデジタル体験を作り出すことを目標とする場合に優れています。3DGSは、ユーザーをバーチャルなシーンにいざなうために、LiDARデータをリアルで魅力的な方法で視覚化する最も強力な方法の1つとして台頭してきています。

計算上の課題とCHCNAV CoCloudのソリューション

3DGSのような高度な3Dモデリング技術の主な課題の1つは、それらが必要とする大きな計算能力です。高品質のレンダリングとデータ処理は、多くの場合、トップクラスのローカル・ハードウェア、特にGPUに依存します。多くのユーザーにとって、これは制限とコストの障壁となり得ます。

ここでCHCNAVのCoCloudプラットフォームが明確な優位性を発揮する。CoCloudはクラウドベースのサーバーを使用してマルチソースデータを処理するため、高価なローカル機器は必要ありません。従来のメッシュモデリングと3DGSの両方をサポートしており、ユーザーはLiDARと画像データを完全にオンラインで処理することができます。CoCloudを使用することで、ユーザーは専門的なソフトウェアの知識を必要とすることなく、デジタルオルソフォトマップ（DOM）やOpenSceneGraphバイナリ（OSGB）モデルなどの高精度な出力を生成することができます。

高性能GPUを利用できないユーザーには、CoCloudのクラウドネイティブデザインが、スケーラブルなコンピューティングリソースと10GBから100TBまでのストレージオプションを提供します。この柔軟性により、ローカルの能力が限られているユーザーでも、リソースの多いタスクを効率的に管理することができます。大規模なLiDARデータセットや高解像度の画像を扱う場合でも、CoCloudは高度なローカルインフラを必要とせずに強力なパフォーマンスを提供します。

CoCloudは処理能力だけでなく、柔軟なAPI統合とプライベートな展開オプションも提供しています。そのため、組織は既存のシステムにCoCloudを簡単に組み込むことができます。その結果、データの取得から最終的な出力まで、エンドツーエンドのワークフローを効率的に実行することができ、3DモデリングとLiDARデータ処理に完全に合理化されたエクスペリエンスを提供します。

両方の長所を取り入れる

3DGSとメッシュ・モデリングには、それぞれ独自の強みがあります。メッシュは精密で構造化された解析を必要とする業界を支配し続け、3DGSは没入感のあるリアルなデジタル環境を作成するための標準となりつつあります。CHCNAVでは、お客様が両技術を活用し、データ収集、処理、可視化ワークフローを強化できるよう尽力しています。

CHCNAV RS10 ハンドヘルドレーザースキャナー+GNSS RTKのような先進的なデータ収集システムを通して、3DGSは、よりリアルなデジタル環境を作成するためのスタンダードとなりつつあります。

ハンドヘルドLiDARハンドヘルドSLAM3Dレーザースキャナー+GNSS RTK、そしてCHCNAV CoCloudのような堅牢なクラウド処理プラットフォームにより、LiDARデータをシームレスに統合し、精密なモデルや美しいビジュアライゼーションを作成することができます。

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CHCナビゲーションについて

CHC Navigation (CHCNAV) は、生産性と効率性の向上を目的とした先進的なマッピング、ナビゲーション、ポジショニングソリューションを開発しています。CHCNAVは、地理空間、農業、建設、自治などの業界にサービスを提供し、プロフェッショナルに力を与え、業界の進歩を促進する革新的な技術を提供しています。世界140カ国以上で事業を展開し、2,000人以上のプロフェッショナルを擁するCHCナビゲーションは、地理空間業界のみならず、世界のリーダーとして認められています。CHCナビゲーション[Huace:300627.SZ]の詳細については、www.chcnav.com。