Guia de fluxo de trabalho do RS7 e do Insta360 3DGS

Um fluxo de trabalho completo de 3D Gaussian Splatting (3DGS) envolve mais do que apenas a captura de dados. A integração de hardware, o processamento de dados e a visualização do modelo desempenham, todos, um papel fundamental na transformação dos dados de campo em resultados 3D utilizáveis. Este guia responde às perguntas mais frequentes dos utilizadores sobre a solução integrada 3DGS da CHC Navigation, seguindo a ordem em que o trabalho é realizado: como emparelhar o scanner portátil CHCNAV RS7 com uma câmara panorâmica Insta360, como processar os dados na nuvem e como visualizar e partilhar os modelos finalizados. Se ainda não está familiarizado com a tecnologia em si, o nosso artigo sobre modelação de malha e 3D Gaussian Splatting explica como funciona o 3DGS.

O CHCNAV integrou o fluxo de trabalho 3DGS, desde a captura até à visualização. — Visão geral do fluxo de trabalho integrado de «Gaussian Splatting» 3D do CHCNAV, que abrange três fases: captura de dados utilizando um scanner portátil da série RS (RS7 ou RS10) em conjunto com uma câmara panorâmica Insta360, processamento de dados com o CoPre e o CoCloud e visualização do modelo 3D com o CoViewer.

O fluxo de trabalho completo é apresentado no nosso vídeo: RS7 + Insta360 X6, fluxo de trabalho de «Gaussian Splatting» em 3D.

Recolha de dados

Quais são as câmaras Insta360 compatíveis com o RS7 e o RS10?

Scanner	Insta360 X6	Insta360 X5	Insta360 X4
RS7	Compatível	Compatível	Não suportado
RS10 (16 e 32 linhas)	Ainda não suportado	Compatível	Compatível

Está previsto o suporte completo à Insta360 X6 para o RS10 numa versão futura. Para ver, passo a passo, a configuração e o processamento do RS7 e de uma Insta360 X6, veja o tutorial do RS7 + Insta360 X6 sobre digitalização LiDAR e processamento CoPre.

O RS7 já tem câmaras. O que é que uma Insta360 acrescenta?

Com as suas câmaras integradas, o RS7 capta tudo numa única sessão de digitalização e produz os resultados essenciais: nuvens de pontos a cores, malhas e modelos 3DGS. As suas duas câmaras HD de 12 MP e o motor HPGS 2.0 foram concebidos para a reconstrução de cenas a cores reais, o que satisfaz as necessidades de modelação do trabalho de rotina.

A combinação do RS7 com uma câmara panorâmica Insta360 constitui uma melhoria para aplicações de nível profissional. A Insta360 possui uma tecnologia de imagem panorâmica avançada, com excelente qualidade de imagem em condições difíceis, tais como cenas com elevada gama dinâmica e pouca luz. Combinada com os dados espaciais do RS7, melhora os detalhes de textura e a qualidade visual dos modelos 3DGS, o que é particularmente útil em condições de pouca luz e em interiores com iluminação complexa.

Modelo 3DGS do bar do hotel captado com a CHCNAV RS7 e a Insta360. — Modelo 3D em «Gaussian Splatting» de um bar de hotel, capturado com o scanner portátil CHCNAV RS7, em conjunto com uma câmara panorâmica Insta360.

Em comparação com a utilização exclusiva de uma câmara panorâmica, a combinação de nuvens de pontos LiDAR com imagens panorâmicas apresenta três vantagens.

Escala real mais precisa. A modelação puramente visual pode ter dificuldade em reproduzir as dimensões reais. A fusão com LiDAR melhora a precisão da escala do modelo e torna-o mais fiável para medições de engenharia.

Medir uma porta de entrada num modelo 3DGS utilizando o CHCNAV CoCloud. — Medir a porta de entrada de um edifício diretamente no âmbito de um modelo 3D de «Gaussian Splatting» utilizando o CHCNAV CoCloud.

Reconstrução mais estável em locais com pouca textura. Em áreas com textura visual limitada, como paredes lisas e espaços abertos, as soluções puramente visuais podem não conseguir corresponder às características do ambiente, desviar-se ao longo de uma vasta área de captura e produzir modelos desalinhados. A fusão de sensores mantém estável a estimativa da posição da câmara nestes ambientes com poucas características.

Interior com pouca textura, reconstruído com recurso a outro dispositivo de digitalização. — Comparação lado a lado de modelos 3D de «Gaussian Splatting» de um interior com pouca textura, mostrando a reconstrução produzida por outro dispositivo (à esquerda) e o resultado produzido pelo CHCNAV RS7 em conjunto com uma Insta360 X6 (à direita).

Vários resultados 3D a partir de uma única captura, com qualidade consistente. Com a fusão de dados LiDAR, os mesmos dados produzem não só um modelo 3DGS, mas também nuvens de pontos, malhas e outros resultados 3D, pelo que uma única captura serve para várias finalidades.

Interior representado como um modelo 3D de «Gaussian Splatting». — Comparação de três resultados 3D gerados a partir da mesma captura de interiores: um modelo 3D de «Gaussian Splatting», uma nuvem de pontos LiDAR e uma malha 3D.

Em que medida é que esta solução representa uma melhoria em espaços amplos, escuros e lotados?

Esta atualização centra-se na reconstrução em ambientes difíceis e aborda três problemas comuns no local:

Áreas extensas. Em projetos de grande dimensão e em espaços com estruturas complexas, a solução ajuda a evitar lacunas, desalinhamentos e secções em falta, para que a reconstrução panorâmica se mantenha estável ao longo de toda a captura.
Baixa luminosidade e iluminação interior complexa. A capacidade de captura de imagens da câmara panorâmica, aliada à otimização dos algoritmos, melhora a nitidez das texturas em interiores escuros e em cenas com forte contraste entre luz e sombra, proporcionando detalhes mais ricos e menos ruído visível.
Cenas com muita gente. Um algoritmo dinâmico de filtragem de peões, baseado em IA, deteta e remove as pessoas que se movimentam pela cena, o que reduz o efeito de «fantasma» e proporciona um modelo mais nítido do espaço real.

Interior com pouca luz reconstruído com a CHCNAV RS7 e a Insta360. — Modelo 3D de «Gaussian Splatting» de um interior escuro, captado utilizando o scanner portátil CHCNAV RS7 em conjunto com uma câmara panorâmica Insta360, demonstrando a qualidade da reconstrução em ambientes com pouca luz.

Modelo 3DGS do pavilhão de exposições antes da filtragem de peões. — Comparação «antes e depois» de um modelo 3D de Gaussian Splatting de um pavilhão de exposições, demonstrando como a filtragem de peões baseada em IA remove as pessoas em movimento para produzir uma reconstrução mais nítida.

Quanto tempo deve durar uma sessão de captura e que computador é necessário?

Tempo de gravação. Procure manter cada sessão com a RS7 e a Insta360 X6 com menos de 30 minutos. Quanto mais longa for a sessão, menos eficiente se torna o processamento posterior.
Computador para processamento no computador. Recomenda-se 64 GB de RAM e uma placa gráfica NVIDIA RTX 4090 com 24 GB de memória de vídeo. O processamento no CoCloud, descrito abaixo, elimina este requisito.

Processamento de dados

Por que razão se recomenda o processamento na nuvem com a CoCloud?

O CoCloud elimina a necessidade de um computador de alto desempenho. Basta carregar os dados de campo e o modelo 3DGS é gerado automaticamente na nuvem. Em comparação com o software para computador, não é necessário instalar nenhum programa nem definir parâmetros complexos, e o processamento é mais rápido.

Antes do início do processamento, o usuário seleciona os resultados que deseja obter. Além do modelo 3DGS, listado como HPGS, o CoCloud pode gerar nuvens de pontos em tempo real e otimizadas (LAS), imagens panorâmicas, as imagens originais (JPG), uma ortofoto (TIF) e um modelo de malha (OSJB e OBJ). O tempo estimado de processamento de cada resultado é exibido antes do início da tarefa.

Selecionar os resultados 3DGS, nuvem de pontos e modelo 3D no CoCloud. — Interface de processamento do CHCNAV CoCloud a mostrar as opções de saída disponíveis, com nuvens de pontos, modelos 3D e HPGS (3D Gaussian Splatting) selecionados.

Os recursos informáticos na nuvem adaptam-se à dimensão da tarefa. Assim que o processamento estiver concluído, os resultados podem ser visualizados, geridos e partilhados online, o que permite manter toda a produção do 3DGS num único local. Pode iniciar sessão diretamente no CoCloud, e a página do produto CoCloud apresenta opções de medição, anotação, partilha e implementação.

Modelo 3DGS da conduta visualizado online no CHCNAV CoCloud. — Visualização online de um modelo 3D completo de «Gaussian Splatting» de uma secção de conduta, utilizando a plataforma CHCNAV CoCloud.

Visualização de dados

O que é o CoViewer e em que é que se distingue?

O CoViewer é um visualizador 3DGS gratuito e leve para computador, desenvolvido pela CHC Navigation. Proporciona uma interação fluida e detalhes de alta definição, o que o torna adequado para a apresentação de resultados em 3D, nomeadamente provenientes de digitalizações com dispositivos portáteis e de ambientes interiores complexos. O nosso artigo sobre o lançamento do CoViewer aborda os seus formatos de ficheiro e modos de navegação. Aqui, o foco recai sobre o motor de renderização subjacente.

O CoViewer funciona com o motor UniRender, desenvolvido pela CHC Navigation, que otimiza todo o fluxo de trabalho de renderização 3DGS através de quatro tecnologias:

Tecnologia	O que proporciona ao espectador
Harmónicas esféricas de ordem superior com transmissão adaptativa de dados HSC	Mantém a iluminação e os reflexos realistas no modelo, ao mesmo tempo que transmite dados HSC sob demanda para uma visualização fluida e em tempo real
Mapeamento de tons adaptativo	Equilibra o brilho, o contraste e a cor, para que a imagem se mantenha consistente ao passar de uma vista panorâmica para detalhes em grande plano
Renderização e anti-aliasing acelerados por GPU	Lida com splatting, culling de visibilidade, ordenação por profundidade e mistura na GPU para resolver a sobreposição de camadas em cenas densas e reduz a oscilação das arestas durante o movimento
Nível de detalhe (LOD) multiescala	Equilibra o desempenho do dispositivo, a qualidade da imagem e a navegação suave, para que as cenas de grande dimensão se mantenham fluidas, ao mesmo tempo que os detalhes finos são preservados

Entre as aplicações típicas contam-se os detalhes pintados em locais de património cultural e salas de exposições, os efeitos de grão de madeira e de tecido em interiores residenciais, bem como interiores complexos com forte contraste entre luz e sombra. Os detalhes e a cor mantêm-se nítidos mesmo quando observados de perto.

Modelo 3DGS do interior apresentado no CHCNAV CoViewer. — Modelo 3D de «Gaussian Splatting» de interiores apresentado no CHCNAV CoViewer, demonstrando a sua renderização de alta definição e os pormenores visuais refinados.

Como é que o CoCloud e o CoViewer funcionam em conjunto?

Desde a captura, passando pelo processamento na nuvem, até à visualização no computador, o fluxo de trabalho decorre em quatro etapas:

1. Captura com a solução 3DGS integrada

Scanner portátil da série RS com uma câmara Insta360

2. Carregar os dados para o CoCloud para processamento

Os requisitos de computação local e de hardware diminuem drasticamente

3. Descarregue os resultados para o CoViewer com um único clique

Visualização offline em alta definição, sem redes instáveis no local, atrasos no navegador ou compressão de imagens

4. Apresente os resultados

Apresentações, revisões de projeto, turismo cultural digital e exibições de gémeos digitais, com imagens de alta definição e interação fluida

Transferência de modelos 3DGS processados na nuvem do CoCloud para o CoViewer. — Capturas de ecrã das interfaces do CHCNAV CoCloud e do CoViewer, mostrando o botão de acesso ao CoCloud no CoViewer para descarregar modelos 3D de Gaussian Splatting gerados na nuvem a partir do CoCloud, para visualização no ambiente de trabalho através do CoViewer.

Que formatos de ficheiro são suportados e em que é que o HSC difere do PLY?

São suportados dois formatos de saída: um para uso geral e outro para trabalhos profissionais de alta precisão:

PLY. O formato padrão da indústria, compatível com as ferramentas comuns de visualização e edição 3D.
HSC. O formato da CHC Navigation, com três vantagens em relação ao PLY.

A vantagem do HSC	O que isto significa na prática
Armazenamento compactado e leve	Com a mesma qualidade de imagem e precisão, um ficheiro HSC tem cerca de 10% do tamanho de um ficheiro PLY, o que reduz os custos de armazenamento, transferência, partilha e cópia de segurança
Concebido para cenas de grande dimensão	O particionamento espacial e a renderização LOD multinível simplificam a geometria distante e mantêm os detalhes de curta distância, para que a navegação em cenas de grande dimensão se mantenha fluida
Resultados mantidos juntos	O modelo pode incluir a sua trajetória de captura, ponto de origem, parâmetros ambientais e dados de colisão, para armazenamento centralizado em projetos de engenharia

Cena 3DGS apresentada como um ficheiro PLY num software de terceiros. — Comparação lado a lado da mesma cena em 3D com a técnica «Gaussian Splatting», apresentada em dois formatos: um ficheiro PLY padrão num software 3DGS de terceiros (à esquerda) e um ficheiro HSC no CHCNAV CoViewer (à direita).

Um único fluxo de trabalho, desde a captura até à apresentação

A solução integrada 3DGS da CHC Navigation combina a captura de dados, o processamento na nuvem e a visualização 3D num único fluxo de trabalho. Simplifica o trabalho no terreno, melhora a forma como os resultados são visualizados e reduz o tempo entre a visita ao local e o modelo final. Para um exemplo prático com o mesmo scanner, consulte o nosso fluxo de trabalho de levantamento em interiores com o RS7 e, para a gama completa de sistemas portáteis, móveis e aéreos, as nossas soluções de mapeamento móvel 3D.

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Sobre a CHC Navigation

A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Atuando em setores como o geoespacial, a agricultura, o controlo de máquinas e a autonomia, a CHCNAV fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço do setor. Com uma presença global que abrange mais de 140 países e uma equipa de mais de 2 200 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder no setor geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview