消費(fèi)級(jí)高精度3D掃描，搭建元宇宙高速公路

8月20日下午，由清博智能主辦的第二期【元宇宙達(dá)人說】以【構(gòu)建元宇宙“新基建”】為主題，邀請(qǐng)領(lǐng)域內(nèi)的專家、學(xué)者就元宇宙基建熱潮下，元宇宙“軟裝”如何借東風(fēng)快速開啟。

積木易搭聯(lián)合創(chuàng)始人、CTO毛凱受邀參與此次主題活動(dòng)，并做了主題為《消費(fèi)級(jí)高精度3D掃描——搭建元宇宙高速公路》的分享，探討了元宇宙與3D內(nèi)容的關(guān)系；3D掃描技術(shù)、消費(fèi)級(jí)高精度3D掃描儀的發(fā)展及具體應(yīng)用；3D掃描技術(shù)、3D數(shù)字內(nèi)容如何改變未來人類的生活等。

一、3D內(nèi)容是元宇宙最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一

無疑，元宇宙世界的構(gòu)建離不開海量、高質(zhì)量的3D內(nèi)容。

談到元宇宙與3D內(nèi)容的關(guān)系，積木易搭CTO毛凱認(rèn)為，隨著網(wǎng)絡(luò)從PC互聯(lián)網(wǎng)到4G、5G的發(fā)展，人類信息傳播形態(tài)從文本逐漸發(fā)展到富媒體，包括圖片、音視頻、直播、流媒體等方式。歷次基礎(chǔ)設(shè)施的迭代都會(huì)帶來內(nèi)容形態(tài)的演進(jìn)。

現(xiàn)階段，元宇宙的內(nèi)容行業(yè)，其供給決定需求的行業(yè)屬性，意味著內(nèi)容領(lǐng)域的競爭格局是百花齊放的。同時(shí)，元宇宙是囊括了整個(gè)真實(shí)的物理世界的。因此，各個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)，包括數(shù)字化的需求，都會(huì)讓元宇宙的內(nèi)容產(chǎn)生巨大的價(jià)值，另一方面，這也會(huì)讓我們的內(nèi)容收集及制作存在很大的挑戰(zhàn)。

隨著3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的發(fā)展，以及各類沉浸式/佩戴式設(shè)備的應(yīng)用，人們的生活方式正在發(fā)生改變。人們對(duì)內(nèi)容消費(fèi)的趨勢也將從二維逐漸擴(kuò)展到三維。元宇宙有望革新人們對(duì)內(nèi)容的感官體驗(yàn)（交互形式），3D數(shù)字內(nèi)容必然是元宇宙最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。未來，元宇宙世界對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容的需求量會(huì)很大，而且時(shí)效性要求也會(huì)很高。

然而，當(dāng)前3D數(shù)字內(nèi)容的發(fā)展主要存在三個(gè)弊端：一是制作成本高；二是制作效率低（多數(shù)情況下靠手工去完成）；三是質(zhì)量參差不齊（跟建模過程、使用工具、建模師的建模水平都有很大關(guān)系）。

3D數(shù)字內(nèi)容數(shù)據(jù)的獲取，主要分為兩大類：一種是單體建模，以前是傳統(tǒng)的純手工單體建模，現(xiàn)在有3D掃描儀，可以幫助人們快速獲取單體模型。另一種是場景化的建模，包括近景和遠(yuǎn)景。近景如全景攝像機(jī)、激光掃描儀建模；遠(yuǎn)景如用空中遙感衛(wèi)星，拍一些航拍圖、影像，以及攝影測量技術(shù)、激光LiDAR等，這些都是我們基于現(xiàn)實(shí)世界的各種各樣的數(shù)字孿生采集手段。

但采集回來的數(shù)據(jù)是要經(jīng)過軟件處理。雖然市面上有很多3D建模軟件或者設(shè)計(jì)軟件不斷的去開發(fā)這方面的功能，比如3DMAX、C4D等，這些軟件的功能也越來越強(qiáng)大，但實(shí)際上使用起來難度也越來越高，建模人員在使用這些軟件時(shí)需要經(jīng)過專業(yè)化的培訓(xùn)，才能最終把3D內(nèi)容創(chuàng)作出來。

所幸的是，在目前的深度學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺SLAM技術(shù)的推動(dòng)下，自動(dòng)化的、規(guī)?；?、智能化的3D數(shù)據(jù)獲取技術(shù)已得到很大的發(fā)展。

總體而言，3D數(shù)字內(nèi)容生產(chǎn)分4個(gè)階段，PGC（專業(yè)建模師、設(shè)計(jì)師）、UGC（愛好者、發(fā)燒友）、AIAGC（消費(fèi)者）、AIGC（AI）。我們的終極目標(biāo)是希望到達(dá)AIGC這個(gè)階段，用AI的高效率去替代人來從事3D數(shù)字內(nèi)容的生產(chǎn)工作，在AIGC這個(gè)階段，AI實(shí)際上是突破了人類知識(shí)圖譜的極限，能夠極大的提高內(nèi)容生產(chǎn)質(zhì)量與效率。

二、消費(fèi)級(jí)高精度3D掃描儀，將3D內(nèi)容生產(chǎn)帶入數(shù)字工業(yè)時(shí)代

基于未來社會(huì)對(duì)3D數(shù)字內(nèi)容的需求，毛凱認(rèn)為，無論是在質(zhì)量還是數(shù)量方面，都會(huì)越來越高，3D掃描將成為獲取3D數(shù)據(jù)的一種非常高效的重要手段。未來，3D掃描硬件也越來越普及，甚至手機(jī)都可以變成3D掃描儀。經(jīng)由3D掃描技術(shù)，3D內(nèi)容生產(chǎn)將進(jìn)入數(shù)字工業(yè)時(shí)代。

當(dāng)前，3D掃描技術(shù)發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在4個(gè)方面。一是幾何與學(xué)習(xí)融合，就是多維幾何與深度學(xué)習(xí)的算法相結(jié)合，能夠提高3D視覺計(jì)算的魯棒性。二是多傳感器融合，通過視覺傳感器結(jié)合廉價(jià)的激光，IMU性能和成本兼顧。三是與硬件結(jié)合，就是把3D視覺的算法，嵌入到硬件或芯片中。這樣，3D掃描技術(shù)可以普遍應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，甚至是手機(jī)里。四是與具體行業(yè)應(yīng)用結(jié)合，比如AGV、無人駕駛、服務(wù)機(jī)器人、AR教育、AR影音等。

針對(duì)高質(zhì)量3D數(shù)字內(nèi)容的海量需求，積木易搭在3D數(shù)字內(nèi)容生產(chǎn)方面，推出了消費(fèi)級(jí)高精度3D掃描儀——Magic Swift系列。

2021年，積木易搭首推全新概念“消費(fèi)級(jí)高精度3D 掃描儀Magic Swift”。經(jīng)過升級(jí)迭代，2022年7月，Magic Swift Plus應(yīng)運(yùn)而生，其自帶可擴(kuò)展外部彩色套件的特性，更則貼近用戶需求。

具體而言，Magic Swift Plus采用白光LED光源，精度為0.1mm，分辨率達(dá)0.25mm，掃描幀率可達(dá)10fps，有效掃描距離可以達(dá)到0.8米。這意味著掃描的同時(shí)就可以實(shí)時(shí)看到它的掃描結(jié)果。此外，Magic Swift Plus支持手持和轉(zhuǎn)臺(tái)兩種操作模式，重量僅800g，小朋友都可以操作。

值得一提的是，Magic Swift Plus目前在國內(nèi)售價(jià)僅千元級(jí)別。真正做到了測量級(jí)精度，消費(fèi)級(jí)價(jià)格。預(yù)計(jì)年內(nèi)，Magic Swift系列將會(huì)再度上新，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)級(jí)的專業(yè)升級(jí)。

（海外用戶通過Magic Swift 系列+3D打印制作的創(chuàng)意作品）

Magic Swift系列目前主要在海外進(jìn)行推廣，獲得了海外用戶的廣泛認(rèn)可。通過Magic Swift系列，海外發(fā)燒友們將現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體通過3D掃描數(shù)字化，并進(jìn)行二次創(chuàng)作，再使用3D打印技術(shù)將實(shí)體成果輸出，實(shí)體成果有手辦、人體掃描、紀(jì)念品、玩具等。在以前，創(chuàng)客們通過手工的方式去DIY創(chuàng)意性的東西，成本高、效率慢，但現(xiàn)在有了消費(fèi)級(jí)高精度掃描儀，會(huì)方便很多。

市場研究公司IDC公布最新預(yù)測，到2023年，全球3D掃描儀(3D Scanner)出貨量有望超過6.3億臺(tái)，總價(jià)值將近30億美元，5年期年復(fù)合增長率(CAGR)達(dá)15.8%，而2019-2023年間，全球3D掃描儀(3D Scanner)出貨量CAGR則為21.2%。隨著3D數(shù)字內(nèi)容需求的高速增長，全球3D掃描儀市場也必將迎來大爆發(fā)。

三、多行業(yè)應(yīng)用，3D世界將徹底改變?nèi)祟惖纳?/p>

談到3D掃描技術(shù)與人們生活方方面面的的關(guān)系，毛凱分享道：“實(shí)際上，除了建模之外，3D掃描技術(shù)也可以服務(wù)其他一些與3D內(nèi)容和數(shù)據(jù)制作相關(guān)的領(lǐng)域?！?/p>

比如，基于機(jī)器視覺與動(dòng)作姿態(tài)庫，從運(yùn)動(dòng)視頻中進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維重建，可快速生成3D數(shù)字人。具體運(yùn)用到球類賽事上則表現(xiàn)為，通過對(duì)球場上球員的動(dòng)態(tài)三維重建，可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)分析和歷史回溯。

3D掃描也天然地可與3D打印完美地結(jié)合在一起。比如以前為殘疾人士制作矯形修復(fù)產(chǎn)品，采用的是石膏鑄造或玻璃纖維鑄造模具的方式，這種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力。而現(xiàn)在通過3D掃描和3D打印技術(shù)，相較于石膏鑄造法或玻璃纖維鑄造法，時(shí)間成本上降低1倍，制作成本也僅是其十幾分之一，既節(jié)約了成本，又提高了效率。

在工業(yè)領(lǐng)域，逆向工程、3D加工、工業(yè)零部件/工程檢測等，通過3D掃描技術(shù)，可以快速實(shí)現(xiàn)。而在虛擬展示服務(wù)領(lǐng)域，通過對(duì)商品進(jìn)行掃描，可實(shí)現(xiàn)線下實(shí)景復(fù)刻、實(shí)景模型重建。

（阿里巴巴第二屆跨境峰會(huì)數(shù)字化3D展廳）

在泛家居領(lǐng)域，可以通過3D掃描技術(shù)對(duì)手工建模難度非常大的紅木家具等這類家具，進(jìn)行快速三維掃描建模，并且通過Web進(jìn)行分享。

在陶瓷工藝品領(lǐng)域，通過3D掃描，可以高精度采集到工藝品的紋理，并自動(dòng)進(jìn)行映射，1:1的高度還原藝術(shù)品。

在零售行業(yè)，比如，積木易搭給鞋廠商提供3D定制解決方案，對(duì)鞋的各個(gè)部件快速進(jìn)行數(shù)字化之后，用戶可以在線上對(duì)鞋進(jìn)行二次編輯和創(chuàng)作，進(jìn)行鞋的定制。鞋子的3D模型可進(jìn)行交互展示，用戶DIY的定制鞋也可以在不同終端上進(jìn)行展示，比如說裸眼3D全息廣告機(jī)、智能展示機(jī)、AR/VR/MR智能設(shè)備等。

目前，積木易搭已為10+行業(yè)提供3D數(shù)字化服務(wù)，合作單位超過1900家，包括格力、吉利幾何汽車、浪潮、新華三、華為、京東、施耐德、阿里巴巴、無印良品等多個(gè)品牌客戶，合作電商賣家超800余家，3D數(shù)字展廳搭建超過1200家，工程建模數(shù)量更是高達(dá)218000+。

放眼未來，隨著3D掃描及3D內(nèi)容的應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將享受到更好的購物方式，更智能的導(dǎo)航定位，更真實(shí)的游戲體驗(yàn)，更有趣的學(xué)習(xí)方式，更先進(jìn)的醫(yī)療模式等。未來，3D世界將徹底改變?nèi)祟惖纳睿?D掃描技術(shù)、3D數(shù)字內(nèi)容將大有可為。

審核編輯 黃昊宇