โครงสร้างจากการเคลื่อนที่ (SfM) เป็นเทคนิคโฟโตแกรมเมตริกที่ทรงพลังและอเนกประสงค์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติ การสร้างภาพ และวิศวกรรมการสำรวจ โดยใช้ประโยชน์จากหลักการของคอมพิวเตอร์วิทัศน์ เรขาคณิตหลายมุมมอง และการสร้างแบบจำลอง 3 มิติใหม่ เพื่อสร้างแบบจำลอง 3 มิติที่แม่นยำและมีรายละเอียดจากคอลเลกชันภาพ 2 มิติ
ความรู้พื้นฐานของโครงสร้างจากการเคลื่อนที่ (SfM)
โดยแก่นแท้แล้ว SfM อาศัยกระบวนการดึงข้อมูล 3 มิติจากภาพ 2 มิติ ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างเชิงพื้นที่ของฉากที่ถ่ายขึ้นมาใหม่ได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยการวิเคราะห์คุณลักษณะของภาพ ตำแหน่งกล้อง และการวางแนวที่เกี่ยวข้องอย่างรอบคอบ เพื่อให้ได้เมฆและแบบจำลองจุด 3 มิติที่แม่นยำ
องค์ประกอบสำคัญของ SfM:
- การตรวจจับและจับคู่คุณสมบัติ:อัลกอริธึม SfM ระบุและจับคู่คุณสมบัติที่โดดเด่นในภาพหลายภาพเพื่อสร้างความสอดคล้องกัน ซึ่งอำนวยความสะดวกในการประมาณค่าท่าทางของกล้องและโครงสร้างฉาก
- การปรับเป็นกลุ่ม:ขั้นตอนนี้จะปรับพารามิเตอร์กล้องและโครงสร้าง 3 มิติให้เหมาะสมโดยการลดข้อผิดพลาดในการฉายภาพใหม่ ส่งผลให้มีการสร้าง 3 มิติขึ้นใหม่อย่างละเอียดและแม่นยำ
- การสร้างคลาวด์พอยต์หนาแน่น:เทคนิค SfM อาจปรับปรุงการสร้างใหม่เพิ่มเติมโดยการเพิ่มความหนาแน่นของพอยต์คลาวด์ 3 มิติ จับรายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ และปรับปรุงความแม่นยำโดยรวมของโมเดล
การประยุกต์ใช้ SfM ในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติและการแสดงภาพ
ด้วยความสามารถในการแปลงภาพ 2 มิติให้เป็นการนำเสนอ 3 มิติที่แม่นยำ SfM มีแอปพลิเคชันมากมายในขอบเขตของการสร้างแบบจำลอง 3 มิติและการแสดงภาพ:
การฟื้นฟูสถาปัตยกรรม:
SfM ช่วยให้สามารถสร้างโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมและแหล่งมรดกทางดิจิทัลขึ้นใหม่โดยละเอียด โดยให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าสำหรับการอนุรักษ์ การฟื้นฟู และการทัวร์เสมือนจริง
ความเป็นจริงเสมือนและการเล่นเกม:
โมเดล 3 มิติที่แม่นยำที่สร้างขึ้นผ่าน SfM ทำหน้าที่เป็นรากฐานสำหรับประสบการณ์ความเป็นจริงเสมือนที่ดื่มด่ำและสภาพแวดล้อม 3 มิติที่สมจริงในแอปพลิเคชันเกม
การวางผังเมืองและ GIS:
ด้วยการใช้ประโยชน์จากโมเดล 3 มิติที่สร้างโดย SfM นักวางผังเมืองและผู้เชี่ยวชาญด้านระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ (GIS) สามารถมองเห็นและวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่เพื่อสนับสนุนการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลและการพัฒนาเมือง
บูรณาการกับวิศวกรรมสำรวจ
วิศวกรสำรวจได้รับประโยชน์อย่างมากจากการบูรณาการเทคนิค SfM เข้ากับขั้นตอนการทำงานของตน เนื่องจากมีความสามารถในการจับและวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ที่ไม่มีใครเทียบได้:
การทำแผนที่ภูมิประเทศและการสำรวจที่ดิน:
SfM ปรับปรุงแนวปฏิบัติการสำรวจแบบดั้งเดิมโดยการสร้างแผนที่ภูมิประเทศและแบบจำลองภูมิประเทศที่มีรายละเอียดสูงและแม่นยำจากภาพถ่ายทางอากาศและภาคพื้นดิน
การตรวจสอบและติดตามโครงสร้างพื้นฐาน:
การใช้ SfM ช่วยให้จัดทำเอกสารสินทรัพย์โครงสร้างพื้นฐานได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ เช่น สะพาน อาคาร และท่อส่งน้ำ ซึ่งช่วยในการประเมินสภาพและการวางแผนการบำรุงรักษา
ความก้าวหน้าและแนวโน้มในอนาคต
สาขา SfM มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยมีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องซึ่งสัญญาว่าจะขยายศักยภาพในด้านต่างๆ ต่อไป:
การเรียนรู้เชิงลึกและการดึงข้อมูลคุณลักษณะ:
การบูรณาการเทคนิคการเรียนรู้เชิงลึกสำหรับการดึงข้อมูลและการจับคู่คุณลักษณะอัตโนมัตินั้นพร้อมที่จะเพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำของ SfM โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและไม่มีโครงสร้าง
SfM แบบเรียลไทม์:
การวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาโซลูชัน SfM แบบเรียลไทม์ ช่วยให้สามารถสร้างและแสดงภาพ 3 มิติใหม่ได้อย่างรวดเร็ว โดยนำเสนอความสามารถที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น ความเป็นจริงเสริมและการนำทางอัตโนมัติ
ฟิวชั่นหลายเซ็นเซอร์:
ด้วยการบูรณาการข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่หลากหลาย รวมถึงกล้อง, LiDAR และหน่วยการวัดแรงเฉื่อย SfM จึงสามารถบรรลุการสร้างใหม่ที่ครอบคลุมและแม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ท้าทายและสถานการณ์แบบไดนามิก