3Dマッピング PIX4D matic Proが対応した3DGSって何？

・はじめに

先日、PIX4D matic ProがPIX4D cloudに引き続き3DGS処理に対応いたしました。今回はこの3DGSについて解説いたします。

・3DGSとは

3DGS（三次元ガウシアンスプラッティング）とは、フォトグラメトリ（SfM）とは異なる新しい画像ベース三次元再構成技術です。
従来のフォトグラメトリでは、多数の写真の視差から特徴点を抽出し、その位置関係を解析することでカメラ位置を推定し、点群やメッシュモデルを生成していました。測量・建設業界では、ドローン写真から点群やオルソ画像を作成する技術として広く普及しています。
一方、3DGSでは「空間中に存在する大量のガウシアン（ぼかしを持った楕円形の粒子）」によって三次元空間を表現します。
それぞれの粒子には位置・大きさ・向き・色・透明度などの情報が与えられており、それらを大量に配置することで空間を再現します。 言葉だけでは少し分かりにくいですが、従来のフォトグラメトリによる点群が「点の集合」であったのに対し、3DGSは「色付きの透明度を持った粒子を空間に敷き詰めて表現する」という形になります。

・なぜ注目されているのか

3DGSが注目されている最大の理由は、非常にきれいな三次元表現ができる点にあります。
従来のフォトグラメトリは高精度のモデル作成が可能でしたが、ノイズが発生しやすかったり、不確かな部分がまるごと欠落してしまったりと見た目の面で課題が多い技術でした。
3DGSはある程度の不確かさを許容しながらモデルを作成し粒子そのものが半透明性を持つため、結果的に見た目を維持しながら植物半透明なものを表現することができます。
また、レンダリング速度が非常に高速であり、視点移動も滑らかです。

・従来のフォトグラメトリとの違い

ただし、3DGSは従来のフォトグラメトリを完全に置き換える技術ではありません。 不確かさを許容して見た目がきれいな反面、精度を担保することが非常に困難です。対象物の面積や寸法などの情報の正確さを担保することが必要な工事現場や測量分野ではフォトグラメトリを選択する必要があります。

・フォトグラメトリソフトウェアが3DGS対応する意味

これまでPIX4Dでは、PIX4D cloudで3DGS機能が提供されていましたが、今回PIX4D matic Proでも対応が行われました。これにより、ローカルPC環境で3DGS生成が可能となりました。
3DGSは土木・測量・建設などのPIX4D製品が用いられる現場では必ずしも有効ではない場面も多いですが、見た目の綺麗さから現場の状況把握などでは非常に有効です。特に住民説明資料や発注者への施工状況報告などの場面ではカラー点群以上のわかりやすさで、威力を発揮します。

・今後どうなるか

3DGSはフォトグラメトリを置き換えるものではなく、測量などの厳密さを求められる分野では必ずしも優位とは言えない技術です。
しかし、「三次元データを見せる」という用途では非常に強力な技術です。

今後は、

• インフラ維持管理
• デジタルツイン
• 遠隔臨場
• 文化財保存
• 災害記録
• 観光・施設紹介

などの分野で利用が拡大していく可能性があります。
3DGSはまだ新しい技術で利活用は手探りをしている部分も多いのが現状ですが、次世代の三次元可視化技術として、今後急発展が見込まれる分野です。