精导案例-基于3DGS技术生成的武夷山三坑两涧之慧苑坑百年老枞

背景介绍

什么是3D高斯溅射（3D Gaussian Splatting）技术，其是一种新型用于实时辐射场渲染的3D高斯分布描述的光栅化技术。基于该新技术我们可以获取更多场景下的空间信息可视化数据的能力。深圳其域创新是国内首家搭载该项技术与手持激光扫描设备相融合，且将其商用化落地应用的科技公司。本文介绍的便是其灵光L1设备在武夷山慧苑坑百年老枞的快速场景生成的应用。

需求背景

业主当前需求是能够在以往使用倾斜摄影或手持激光扫描仪基础上更加快捷高效的获取清晰的茶树的树下生长场景。需要能够直观的观看茶树，能够精确地展现这一珍稀茶叶生长环境的独特之处以及其本身的细致特征。本次场景生成的目的需要满足以下需求，

一、具备环境完整采集性和可模拟：

因为其特殊的地理位置：慧苑坑位于武夷山岩茶产区的核心地带，从景区大门往返需要3个小时，间接要求了模型能够清晰展示了慧苑坑的地形地貌，以及慧苑禅寺与周边幽谷的相互关系。后续具备其独特的土壤和气候条件形象化模拟：模型可以通过数据模拟，再现了慧苑坑独特的区域小气候和优良土质，来演绎这种气候对百年老枞的生长至关重要的由来。

二、重点区域茶树特征需要明显：

百年古茶树形与叶态：可以清晰观察到茶树的形态，包括树冠的形状、枝条的分布以及大致叶片的分布特征。生长状态：可通过模型展示了百年老枞的健康生长状态，包括茂密的叶片、粗壮的树干以及发达的根系。

场景快速外业采集

①了解场景：场景的区域范围和重点所在，预规划采集路线

②作业设备：本次使用的其域创新L1搭载insta360one全景相机

③作业参数：使用半空旷场景扫描，相机普通拍摄 6K 24帧 iso 600

④采集方式：初始化后采用S型路线前后拍摄前进，并工字型重叠满足数据的采集质量。

场景便捷内业生产

(一)  硬件需求：

虽然3D高斯溅射（3D Gaussian Splatting）技术能够展现出高效的实时渲染和高质量的视觉效果，离不开具备高效性能的硬件配置，目前我们推荐用于3DGS重建的电脑性能为CPU：Intel i7-8700K GPU：nvidia显卡及显存8G及以上 内存：64G。

(二)  软件操作便捷性：

3D高斯溅射（3D Gaussian Splatting）技术生产的渲染效果高度依赖于参数的设置，（3D Gaussian Splatting）这些参数的优化是一个复杂的过程，需要仔细调整以获得理想的渲染效果。不合适的参数设置可能会导致渲染结果的不理想，如图像模糊、细节丢失或整体拟合错误的情况。而我们如今采用的是其域创新LCC软件避免了以上参数优化的复杂和专业度上的要求，以下就是软件相关界面的截图介绍分为3个步骤进行，依次导入①作业工程目录②导入外置Insta360全景相机数据（L1、L2）或扫描仪内置数据（K1）③选择输出成果的质量（高中低）即可完成数据提交。

(三)  场景浏览

目前可实现数据发布，标注，测绘，数字人模拟等功能综上所述，

这个场景的痛点在于树下部分若采用以往三维倾斜摄影技术模型存在失真或缺失的现象，本技术的应用主要是将茶树主要枝杆进行周期性数据采集，用于研究其生产周期的变化规律提供更直观的对比效果。

图 1 web端浏览

图 2 web端具备浏览功能

总结

3D高斯溅射（3D Gaussian Splatting）技术在茶树场景生成中主要概况：

数据完整性和生成效率：

本次生成的数据获得茶园主及相关科研人员的一致认可，在场景完整性复刻和数据生成效率上的得到高度评价，本次外业采集时间单场景15分钟，生成时间比为1:20一键生成5个小时完成场景的构建，而且构建过程全自动化无需人为操作干预大大的减少了人员投入。

生产过程中数据获取与处理的挑战：

在使用3D高斯溅射（3D Gaussian Splatting）技术进行茶树数据采集时，由于茶树自然生成的复杂性、尺寸、材质以及生长状况的差异，获取茶树的高精度三维数据会面临例如，一些脆弱或易损的枝条可能无法涉及，有因为非接触式扫描特点又可能受到光线、反射等因素的影响在向光面需要重复采集。细节捕捉与颜色恢复的挑战：自然植物往往具有丰富的细节和独特的色彩，这些都是其价值的重要组成部分。目前的3DGS技术在捕捉细微纹理和准确还原颜色方面仍存在一定的局限性。特别是在处理阳光直射表面和混合材质时，可能会遇到更多的困难。

综上所述，本次使用3D高斯溅射（3D Gaussian Splatting）技术的其域灵光L1在武夷山慧苑坑百年老枞的场景搭建上的应用得到成功。