■テクニカルレポーター：カニャンタ・ムバンガ（Kanyanta Mubanga）

■概要：

近年、写真測量への参入障壁（主に価格と利用可能な技術）が大幅に緩和され、写真測量がより広く普及する道が開かれました。そのため、より高性能で使いやすいソフトウェアが開発されるようになり、普及への道が開かれました。ここでは、現在入手可能なソフトウェアを紹介します。互換性、価格、長所と短所など、写真測量に必要なソリューションをお探しの方にとって、重要な情報をお伝えします。

フォトグラメトリーとは？

公差の基準が1/500ミリに設定されている場合、計測学グレードの写真測量機器に手を伸ばしたくなるかもしれません。

純粋な人のために、写真から信頼性の高い測定を行うプロセスに対して厳密に使用される言葉です。Photo – 光、gramma – 書く、metron – 測定する。光を使った計測。その用途は、より科学的で、より工業的である。検査や変形解析など、高精度な計測を必要とする用途に使われることが多い。

例えば、ビジュアルアートや遺産保護に携わる多くの人にとって、その定義は単純で、写真を3Dモデルに変換することです。歴史家は、フルカラーの考古学的標本をデジタル化するために、CGIアーティストはアニメーションやゲーム開発のためのアセットを素早く構築するために、そして一部の趣味家は、少し興味を持った夕食のゲストに披露するためだけにモデルを3Dプリントするために、これを使います。

ここでは、2D画像から3Dデータを再構成する技術と呼ぶことにします。この定義は、計測のための写真測量と、CGIのための写真測量の両方をカバーするものである。

50個のLEDライトと14台のカメラで構成された特注のフォトグラメトリー装置の前に座るバラク・オバマ大統領。大統領の顔を様々な角度から数秒間に何度も撮影することで、高品質のテクスチャーデータを取得し、後に2台のArtec Evaスキャナーで作成した3Dスキャンと組み合わせることで、史上初の国家元首のフルカラー3Dポートレートを作成することができました。写真提供：ホワイトハウス

なぜ写真測量なのでしょうか？

写真測量がプロだけの領域であった技術的、コスト的な制約は、確実になくなってきています。今や、4K撮影が可能なスマートフォンは驚異的な存在ではない。100ドル程度の低価格の3Dプリンタが登場したことで、写真測量に興味を持つ世代が増え、予算がなくても自宅で最初から最後まで自分の3Dモデルを製作することが可能になった。

計測の分野では、写真測量は非常に正確で、レーザートラッカーよりもはるかに安価でありながら、同等の結果が得られるため、ユーザーは写真測量に傾倒しています。

写真から3Dモデルへの変換は、有償・無償を問わず、比較的簡単に行うことができるソフトウェアがあります。まずは、無料のものからご紹介しましょう。

最高の無料写真測量ソフト

3DF Zephyr

3DF Zephyrには、3つのバージョンがあります。最上位にはフルバージョンがあり、月々のサブスクリプションとして、または1回限りの永久ライセンスとして支払うことができます。そして、中間に位置する3DF Zephyr Liteと3DF Zephyr Freeがあります。

無料版では、3Dモデルを構築することができますが、使用できる写真の枚数が50枚に制限されています。そのため、扱えるオブジェクトのサイズも制限される。また、処理能力を高めるために使用できるNVIDIA GPUは1つだけで、エクスポートのオプションは、JPEGテクスチャのメッシュとYouTubeへのアップロードだけに制限されます。3DF Zephyr Freeでは、編集ツールも制限されており、要素の選択、切り取り、コピーなど、原点に忠実な作業しか行えません。

このような制限は、阻害的に見えるかもしれませんが、それでも、実験的にソフトウェアの感触をつかみたいのであれば、始めるには最適な場所です。また、レーザースキャナーのファイル形式をサポートし、オルソフォトを生成する機能や、測量、GIS、CADのためのツールなど、より多くの機能を利用できます。

ダウンロードリンク：https://www.3dflow.net/3df-zephyr-free

Meshroom(メッシュルーム)

3D再構成とカメラトラッキングを備えたコンピュータビジョンアルゴリズムのフレームワークであるAliceVisionをベースにした、オープンソースのソリューションです。ドラッグ＆ドロップで簡単に操作できるエディターを備えており、直感的な操作が可能です。ノードベースのワークフローを採用しており、各ノードは3Dモデル生成の過程で実行される一連のアクションを表しています。

ワークフロー（パイプライン）を調整することも、デフォルトのワンクリックでできるワークフローで作業することも可能です。この柔軟性により、Meshroomは初心者に優しく、上級者にも有益なものとなっています。また、カスタムパイプラインをテンプレートとして保存することができるので、次回以降のプロジェクトで手順を辿る必要がありません。

Meshroomは1,000枚以上の画像をサポートし、他の3Dモデリングソフトウェアとの互換性もあります。そのため、ワークフローの柔軟性が向上しています。例えば、他の3Dモデリングアプリケーションでメッシュを編集した後に、テクスチャを追加するような使い方ができます。

さまざまなプラグインにより、Houdini、Blender、Maya、ZBrushなどのソフトウェアと相互互換性があり、ゲーム開発、フォトモデリング、カメラトラッキングなど、より高度なワークフローを実現できます。また、3D再構成やターゲット識別などのアルゴリズムを追加したライブラリも利用できます。

VisualSFM

このソリューションのタイトルにあるSFMとは、Structure from Motionの略です。物体の周囲を移動することで幾何学的な情報を推測する技術です。簡単に説明すると、「運動視差を数値化する」ということです。観察者の位置が変わると、自分に近い物体は遠い物体よりも移動しているように見えます。この相対的な差から計算をすると、観察しているものの立体構造がわかる。人間もこのテクニックを使っています。

VisualSFMは、これらの計算をグラフィカルなユーザーインターフェースで実現します。GoogleのソフトウェアエンジニアであるChangchang Wu氏によって作られたこのソリューションは、SFM計算による特徴検出、特徴マッチング、バンドル調整により、2D画像から3Dモデルを生成することができます。

処理自体は4つのステップで完了し、GUIよりもコマンドラインから実行することも可能です。VisualSFMで画像を読み込み、特徴検出と画像マッチングを行い、次にスパース再構成を行い、最後にデンス再構成を行います。

VisualSFMは、個人、非営利、または学術的な使用は無料です。

ダウンロードリンク：http://ccwu.me/vsfm/index.html

フォトグラメトリーソフトのベスト有料版

RealityCapture(リアリティキャプチャー)

RealityCaptureは、バーチャルリアリティシーン、テクスチャ付き3Dメッシュ、正投影図、地理参照地図などを作成する機能を提供する、フル機能の写真測量ソリューションです。RealityCaptureは、市場で最も高速なソリューションであると主張していますが、この主張がどのようなベンチマークに基づくものかは不明です。

RealityCaptureは、豊富な機能を備えたデザイン性の高いインターフェースを備えており、簡単な作業であればソフトウェアに自動で行わせ、より複雑なプロジェクトではコンポーネントやコントロールポイントを使って手動で制御することができます。

RealityCaptureには、画像とレーザースキャンの合成、三角形の水密メッシュの作成、着色とテクスチャリングのツール、オルソプロジェクションとマッピングの機能、距離、面積、体積測定などのツールもあります。また、このソフトウェアでは、コマンドラインインターフェイスを使用することもできます。

ダウンロードリンク：http://www.capturingreality.com/realitycapture

Agisoft Metashape(アジソフト メタシェイプ)

Agisoft Metashapeは、航空写真、近距離写真、衛星写真といったさまざまな種類の画像をサポートする、機能豊富な写真測量アプリケーションです。最上位のプロフェッショナル版と、スタンダード版の2種類があります。

プロフェッショナル版では、高密度な点群編集、デジタルサーフェスおよびデジタル地形モデル（DSM/DTM）生成、オルソモザイク生成、レーザースキャン対応、距離・面積・体積測定などのツールを備えています。ネットワーク処理機能を活用することで、処理能力を拡張することができます。

また、MetaShapeは、検査用のクラウド処理、Webブラウザでの処理結果のアノテーションや計測、分散チームでのコラボレーションを実現します。さらに、Python ScriptingやJavaバインディングを利用することで、自動化や処理などワークフローに特化したカスタマイズが可能です。

スタンダード版では、写真測量による三角測量、高密度点群の生成と編集、3Dモデルの生成とテクスチャリングなど、さまざまな機能を提供しますが、ネットワークやクラウド処理、Pythonモジュール、Javaライブラリ、測定・分析ツールなど、その他の機能は利用できません。

ダウンロードリンク： https://www.agisoft.com/downloads/installer/

Artec Studio（アーテックスタジオ）

Artec Studioは、主に3Dスキャン関連のワークフローのための環境とフレームワークを提供するために設計されています。しかし、このソフトウェアは包括的なソリューションであり、写真測量のための強力な機能も提供しています。

測定関連の使用例として、Artec StudioにはArtec Metrology Kitプラグインがあります。これは、Artecの写真測量ソリューションであるArtec Metrology Kitと連携するためのもので、市場で最も正確な写真測量ソリューションの一つであり、レーザートラッカーの素晴らしい代替となるArtecワークスペースに、計測用の写真測量機能をもたらします。画像をインポートして、計測関連のアプリケーションで使用するポイントクラウドの生成や、大きなオブジェクトやシーンを3Dスキャンするための参照データとして使用することができます。

Artec Studioは、フォトテクスチャ機能も備えています。これは、高解像度で幾何学的に正確なスキャンデータにカメラからの画像を巻き付け、フルカラーでフォトリアリスティックな美しい3Dモデルを作成することができます。Artec Studioは最大5億ポリゴンのデータセットを扱うことができるので、高解像度で大きなオブジェクトを扱うことも難しくはないでしょう。

ダウンロードリンク: https://www.artec3d.com/3d-software/artec-studio

まとめ
写真測量ソリューションをお探しの場合、その選択肢は幅広く、しかも増え続けています。ここで紹介するソリューションは、あなたに合ったソリューション探しを始めるのに最適な場所です。機能面では、ここで取り上げた選択肢は、市場で競合する製品が一般的に提供するものをほぼ代表しています。最終的に選択するのは、もちろん、あなたのニーズ、専門知識のレベル、利用可能なリソース、個人的な好みによって決定されます。