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お知らせ

SfMソフトウェアと3次元データ

SfMソフトウェアはご存知でしょうか。ドローンの産業利用を考えている方でしたら、一度は聞いたことがあると思います。Pix4DやMetashape、Magnet Collageなど各社さまざまなソフトウェアを提供していますが、写真から3次元データを生成するSfMソフトウェアです。ここではSfMソフトウェアについての説明と、実際にどのように活用されるかドローン測量の方法と3次元データの説明を交えながらお伝えします。

SfMソフトウェアとは
SfMソフトウェアとはドローンや手持ちのカメラにより異なる位置で撮影された複数枚の写真から、3次元データを生成する写真解析ソフトウェアです。市場にも「Pix4Dmapper」「Metashape」「Magnet Collage」など、ドローン測量の発展と共にその数が増えています。これらのSfMソフトウェアを使うことで対象物の座標情報(X,Y,Z)などを点群データから導き出すことができます。

3次元データ
そもそもSfMソフトウェアで生成する点群データでの3次元データがなぜ必要なのかというと、建築現場での土量測量や施工シミュレーションを行うためには、詳細な構造物・地形の把握ことが重要となるためです。そこで活用するのが、点群データ化した3次元データです。点群データを用いることにより、撮影した対象物の座標情報から体積データや距離を測ることが可能となり、その情報をもとに測量などが行われます。
3次元データの作成までには何段階かの事前ステップがあり、SfMソフトウェアは以下の図⑥⑦番目で使われます。

3次元データ作成の流れ
① 計画制作・準備
② 標定点・検証点 設置計画作成
③ 飛行経路作成
④ 飛行前準備、標定点・検証点設置
⑤ 飛行・写真撮影

⑥ 写真・標定点座標・検証点座標アップロード
⑦ 点群データ作成 精度確認

⑧ 成果物作成

3次元データを作成する条件
SfMソフトウェアで3次元データを作成するには、以下の4枚の写真のように連続した写真同士が一定の重なり(オーバーラップ)が必要となります。一見、同じ写真が並んでいるように見えますがオーバーラップ率80%で撮影されていて、この一枚一枚は20%ずれています。


*テキストから一部抜粋

このオーバーラップのある写真撮影を可能にするために、DJI GS Proなどの自動飛行アプリなどを用いて、以下の図のような方法で連続した写真撮影を行う必要があります。

*テキストから一部抜粋

オルソ画像
ドローンでの撮影はレンズの中に光束が集まる中心投影のため、高層ビルや山間部またはレンズの中央から周縁部に向かうほど写真にひずみが生じてしまい、計測を行うことができません。そのため、撮影した写真をSfMソフトウェアではオルソ補正することができ、ひずみをなくし全体像の表示、構造物のデジタル化、領域説明、GISデータとの重ね合わせなどができるようになります。このように空中写真を地図と同じく、真上から見たような傾きのない、正しい大きさと位置に表示される画像のことをオルソ画像と呼びます。



出典:国土地理院ウェブサイト(http://www.gsi.go.jp/chubu/minichishiki12.html)

まとめ
SfMソフトウェアの説明と実際にどのように活用されるかを、ドローン測量の方法と3次元データの説明を交えながら説明しました。実際の業務での応用にはドローンの飛行に関する知識や技術の習得から始まり、飛行計画アプリ(DJI GS Proなど)、SfMソフトなど多くの知識や技術の体得が必要となります。UTCではこれらの知識やスキルを包括的に学べる「UAV写真測量プログラム」や「トプコン写真測量システム TSトラッキングUASトレーニング」「Phantom 4 RTK 写真測量講習プログラム」のプログラムを提供し、国も進められている現場での効率化(ICT)のための人材育成に力に入れています。