Метод 3D сканування Gaussian Splatting при розробці проектів реновації

Abstract

Метою дослідження магістерської роботи є обґрунтування ефективності використання методу 3D Gaussian Splatting як етапу формування вихідних даних для розробки проектів реновації, а також застосування методу для популяризації об'єктів культурної спадщини, створення допоміжних моделей та високоточної фіксації. В першому розділі розглянуто теоретичні основи та еволюція методів 3d фіксації в архітектурі. Завдяки використанню спеціалізованих інструкцій CUDA для роботи з GPU, растеризатор досягає швидкості в десятки кадрів на секунду навіть для сцен з мільйонами гауссіанів. Це дозволяє інтерактивний перегляд моделі в реальному часі, що є неможливим для NeRF. Користувач може вільно переміщатися навколо об'єкта, змінювати ракурс, приближати та віддаляти вигляд, миттєво бачачи результат. Така інтерактивність критично важлива для архітектурних застосувань, де фахівці повинні швидко оцінювати стан будівлі, вимірювати розміри та приймати рішення про втручання. В другому розділі розглянуто вибір об'єктів дослідження для даної роботи базувався на необхідності протестувати метод 3D Gaussian Splatting у максимально різноманітних умовах, що репрезентують типові виклики архітектурної фіксації об'єктів культурної спадщини. Було обрано три кейси, кожен з яких представляє специфічну проблематику: зруйновану екстер'єрну споруду в природному середовищі, музейний інтер'єр з складними оптичними властивостями та темний інтер'єр з історичними розписами. Третій розділ представляє загальні дані, у цьому розділі описано розроблений та апробований алгоритм роботи, який адаптує технологію Gaussian Splatting до потреб архітектурної реновації. Дослідження базується на практичному досвіді обробки даних з трьох основних об’єктів та двох допоміжних тестових локацій. Якість кінцевої 3DGS-моделі на 80% залежить від методики збору даних, тому особлива увага приділена стратегії польової зйомки, вибору обладнання та вирішенню специфічних технічних проблем. В четвертому розділі розглянуто питання техніки безпеки одним з найважливіших концептуальних результатів дослідження є обґрунтування використання 3D Gaussian Splatting як інструменту для створення “цифрової машини часу” — системи послідовної фіксації стану об’єкта на різних етапах його існування та реставрації. Унікальність методу полягає у здатності фіксувати не лише геометрію, але й тонкі візуальні характеристики: патину часу, мікротріщини, нашарування різних епох, стан фарбових шарів та характер їх деградації.