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點雲如實境 運算智能躍升精準重建古蹟再現
 

【CTIMES/SmartAuto 陳復霞 報導】   2021年01月26日 星期二

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科技與人文社會的匯聚力量大,能夠為歷史、文化及建築等不同領域注入活力,藉由點雲智能技術能夠提升產品技術打造奇蹟再現。國研院國網中心於2011年建置算圖農場,對外提供高速運算動畫及特效算圖服務,以科技協助驅動文化產業應用及培育人才,協助產出高品質的電影特效及動畫影片。

國研院國網中心點雲運算技術可以協助古蹟保存修復、影視創作應用及建築竣工檢驗等用途,圖為記者會與會貴賓合影。(攝影/陳復霞)
國研院國網中心點雲運算技術可以協助古蹟保存修復、影視創作應用及建築竣工檢驗等用途,圖為記者會與會貴賓合影。(攝影/陳復霞)

「點雲」(point cloud)是以光達(LiDAR;光學雷達的簡稱)掃描量測物體,運用雷射光反射定位來接收真實物體反射光的時間和數位記錄,巨量反射點由數百萬至數十億個點群聚產生的,每個點都是以快速獲取該物體大量且精確的三維座標,在電腦中結合這些反射點,即可建構該物體的立體模型。國研院國網中心藝術科技運算組組長郭嘉真表示,藉由演算法將點雲拼接縫合為模型,再結合彩色數位相片,將該物體的正確顏色敷貼於模型上,即可在電腦中建置3D彩色模型;而拼接縫合及偵錯自動校色是該技術的兩大特色。

以「點雲」技術在電腦中建構各種物品、古蹟與其他建築物的3D模型,並以人工智慧(AI)技術使異常點雲校正所需時間由現有的6個月縮減為1個月,縮減數位修復的時間和人力。點雲算圖技術現今拓展不同的應用層面,例如古蹟維護、建築工程、自動駕駛、數位城市等領域。

力弘科技總經理黃寅睿以電影《少年Pi的奇幻漂流》製作時的經驗為例說明,當時與好萊塢方面協調所需的大量數據如何妥善運算耗費半年,而今與國網中心的合作案效能提升,公司只需將大量的掃描數據上傳至國網中心提供的環境,透過點雲技術自行解算,可省下時間去做其他的事情,也不用擔心商用電腦設備的建置更新必須投入大量成本卻恐難以回收。

國研院國網中心藝術科技運算組組長郭嘉真表示,以現有技術來說,點雲資料多少會產生錯誤的色彩對應,例如樹葉搖晃時會對應到天空的顏色失真,或是電腦無法辨識錯判殘留人影。過去修復類似缺陷的方法就是設法改善量測技術與環境條件,或是採用人工處理區域異常點雲重新切割及手動著色,不但費時費工且效果有限。郭嘉真表示,國網中心提供雲端算圖農場的點雲解算服務及「校正異常點雲資料之方法」併行,透過AI辨識異常點雲並自動修正色彩,可補充或強化現有產品技術。

「校正異常點雲資料之方法」為國研院國網中心自主研發的點雲改良技術,為使用AI技術來區分出顏色正常點雲與顏色異常點雲,完成辨別後再以最近鄰回歸法及雷射反射強度進行校正,以顏色正常的點雲對顏色異常點雲重新著色,自動修正模型色彩更有真實感和精確性,也大幅縮減人工處理時間。此技術已實際應用於新竹市日本海軍第六燃料廠新竹支廠及台北市齊東詩舍的(台灣文學基地)數位場景再造,協助古蹟保存與活化運用。

目前此技術正在申請台灣及美國專利,並且已建置於雲端算圖農場做為點雲解算的加值服務,讓有點雲模型修正需求的客戶可以透過平台結合高速運算優勢自動優化點雲的呈現效果。

國研院國網中心主任史曉斌表示,不從商業角度來看,科技協助讓人文、藝術上的收穫更重要,透過算圖技術產生的文化資產價值很寶貴。國網中心以服務為主,期望所提供的點雲運算、超級電腦等平台,能夠補充讓不同產業的品質提升,甚或產生新模式。未來希望能將點雲技術授權給點雲軟體研發業者、光達系統廠商、掃描量測廠商、空間資訊應用等業者。

**圖說**

圖左起為肯特動畫導演張永昌、新竹市政府文化局副局長李欣耀、新竹市政府副市長沈慧虹、國研院國網中心主任史曉斌、國立臺灣文學館館長蘇碩斌、國研院國網中心組長郭嘉真、力弘科技總經理黃寅睿合影。(攝影/陳復霞)

關鍵字: 點雲  雲端運算  算圖農場  人工智慧  量測  國研院  力弘科技 
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