点群データという技術について

点群データという 技術について
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こんにちはリヴィティエ:PR担当です。
今後定期的に記事を投稿させていただいますので、よろしくお願いします!

活気付くデジタルツイン、拡張現実(AR)

先日アップルから発表されたVR/ARゴーグル「Vision Pro」のおかげで「デジタルツイン」や「AR/XR」といったワードが賑やかになってきています。

デジタルツインは、2002年に米ミシガン大学のマイケル・グリーブスによって広く提唱(ていしょう)されたがい念(ねん)です。現実世界と対になるふたご(ツイン)をデジタル空間上に構築し、モニタリングやシミュレーションを可能(かのう)にする仕組みの事を言います。

デジタルツインイメージ

総務省:デジタルツインって何? – インターネットの活用 – 総務省より

簡単にいうと「デジタル空間にリアルと同じ空間を作ることで普段見れない目線で得られる効果を得る」ことを目的としたITワードになります。

デジタルツインを実現する方法は色々ありますが、品質的に安定した方法としては「点群データ」による計測結果をもとにモデリング(描画)を行う方法が一般的です。

点群データをChatGPTに聞いてみる

点群データとはとは何なのか?

点群データ(PointCloud data)とは、3次元空間上に存在する点の集合を表すデータ形式です。
点群データは、通常、距離計測センサーやレーザースキャナーなどの装置を使用して、物体や環境の表面から取得されます。
点群データは、各点の座標(x、y、z)情報を持ち、さまざまな応用に利用されます。これらの点の集合によって、物体の形状や表面の詳細、物体間の関係性、環境の特徴などを表現することができます。
点群データは、例えば以下のような技術によって取得されます:
・レーザースキャナー:レーザービームを物体に照射し、反射された光の時間差や角度から距離や位置情報を計測し、点群データを生成します。
・構造光センサー:パターンや網目を投影し、物体表面の変位や形状を計測して点群データを生成します。
・ステレオカメラ:2つのカメラを使用して物体や環境の視差情報を解析し、3D点群データを生成します。
点群データは、建築・建設業界、自動運転、地理情報システム(GIS)、製造業、文化遺産保護などさまざまな分野で活用され、精密な形状認識、環境モニタリング、設計・解析、可視化などに利用されます。

ChatGPTさんに聞いてみるとこのような回答が返ってきました。

デジタルツイン_東京

平たく言うと「点の集まり」であり「点を集めると面」を描画できます。

点群描画イメージテレビや写真などは3色の「点」の集まりであることはご存じの通りです。

点群描画イメージ2

「点群データ」の場合はその点ごとに「距離」や「色」といった詳細な情報を個別に持っているため、対象物をより詳細に記録する事ができます。

「現実(リアル)」をスキャンする点群データスキャナー

点群データを取得することができる「スキャナ」についてもChatGPTさんに聞いてみましょう。

3Dレーザー スキャナとは?
3Dレーザースキャナ(3D laser scanner)は、レーザー光を使用して物体や環境の表面を高精度で計測する装置です。レーザースキャナは、光学的な原理を利用して、物体や場所の形状やトポグラフィを非接触で捉えることができます。
一般的な3Dレーザースキャナは、高速パルスまたは連続した光線を発射し、対象物や環境の表面に当てます。光線は物体表面で反射され、センサーに戻ってきます。センサーは光線の飛行時間や反射強度の変化を測定し、その情報を使用して物体の形状や輪郭を計算します。
3Dレーザースキャナは、さまざまな分野で利用されています。建築や土木工学では、建物や地形の計測、点群データの作成、デジタルツインの生成などに使用されます。製造業では、製品の品質管理や逆工学に応用されます。また、考古学や文化遺産の保存においても、古代建造物や彫刻のデジタルアーカイブ作成に活用されます。
3Dレーザースキャナは、高い計測精度と迅速なデータ取得が可能であり、従来の手法よりも効率的かつ正確な3Dモデリングが行えるため、幅広い用途で重要なツールとなっています。

最近ではスキャナーにも多様な選択肢があるようです。iPhoneに搭載されているLiDARスキャナが馴染みあるセンサーかと思います。
そのほか国産から海外製まで「3Dレーザースキャナー」で検索すると様々な商品が出てきます。

取得したデータをもとに拡張するとAmazon「ARビュー」のように現実空間にバーチャルの情報を重ね合わせることができます。これがAR「拡張現実」という技術になります。

現実の視界の先にデジタル世界を重ね合わせる時に必要な技術が「点群データ」というわけです。

点群データは簡単に取得できる上に、とても柔軟な利用方法があるデータです。
アイデア次第で色々な現場で色々な課題を解決する技術になります。

技術とアイデアを結びつけるソリューション企業

リヴィティエ今後よりお客様への技術提案を行い「技術で課題を解決する」ソリューション開発を提案します。
技術目線でも、課題視点でもお気軽にご相談いただけましたら一緒に解決策を検討させていただきます。

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