Photogrammetry là gì? So với Scan 3D, giải pháp nào tối ưu hơn?

Trong những năm gần đây, nhu cầu số hóa vật thể và không gian thực thành dữ liệu 3D ngày càng tăng mạnh trong các lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, xây dựng, bảo tồn di sản, game, phim ảnh và Digital Twin. Bên cạnh công nghệ scan 3D quen thuộc, Photogrammetry cũng trở thành một giải pháp được nhiều doanh nghiệp và kỹ sư quan tâm nhờ khả năng tạo mô hình 3D chỉ từ hình ảnh.

Vậy Photogrammetry là gì? Công nghệ này hoạt động như thế nào, có ưu nhược điểm gì và liệu có thể thay thế máy scan 3D hay không? Hãy cùng 3D PRO tìm hiểu chi tiết dưới đây.

Photogrammetry cho phép tái tạo mô hình 3D từ hàng trăm ảnh chụp với độ chân thực cao 

1. Photogrammetry là gì? Và cách nó tạo ra mô hình 3D

1.1 Photogrammetry là gì? Ứng dụng của Photogrammetry

Photogrammetry (hay chụp ảnh đo đạc) là công nghệ tái tạo mô hình 3D từ nhiều ảnh chụp của một vật thể hoặc khu vực ở các góc độ khác nhau. Thay vì dùng laser như máy scan 3D, phương pháp này phân tích hình ảnh để xác định vị trí các điểm trong không gian.

Nói đơn giản, phần mềm có thể biến hàng trăm bức ảnh thành mô hình 3D với đầy đủ hình dạng và màu sắc bề mặt.

Photogrammetry được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

• Khảo sát địa hình bằng drone.
• Khảo sát và mô hình hóa công trình xây dựng.
• Số hóa hiện vật và di sản văn hóa.
• Tạo mô hình cho game và điện ảnh.
• Xây dựng Digital Twin.
• Số hóa di tích phục vụ công tác khảo cổ học.

1.2 Nguyên lý hoạt động của giải pháp chụp ảnh đo đạc

Mặc dù quy trình xử lý phía sau khá phức tạp, nhưng nguyên lý hoạt động của Photogrammetry có thể được tóm tắt qua 5 bước chính sau: 

• Bước 1 -Thu thập ảnh: Chụp vật thể hoặc khu vực từ nhiều góc độ khác nhau với độ chồng lấn ảnh đủ lớn.
• Bước 2 - Tìm điểm tương đồng: Phần mềm nhận diện các chi tiết giống nhau giữa các ảnh để xác định vị trí camera và vật thể.
• Bước 3 - Tạo Point Cloud: Các điểm đặc trưng được chuyển thành đám mây điểm (Point Cloud) trong không gian 3D.
• Bước 4 - Dựng Mesh: Point Cloud được kết nối thành lưới tam giác (Mesh) để tạo hình dạng vật thể.
• Bước 5 - Gắn Texture: Màu sắc từ ảnh được phủ lên Mesh để tạo mô hình 3D hoàn chỉnh.

Công nghệ Photogrammetry đang được ứng dụng rộng rãi trong số hóa 3D 

2. Ưu điểm và hạn chế của công nghệ Photogrammetry

Sự phổ biến của Photogrammetry đến từ khả năng triển khai linh hoạt và chi phí đầu tư thấp hơn nhiều so với các hệ thống scan 3D chuyên dụng.

- Ưu điểm của Photogrammetry

Photogrammetry được nhiều người lựa chọn nhờ khả năng triển khai linh hoạt, chi phí đầu tư hợp lý và phù hợp với nhiều loại đối tượng khác nhau

• Sử dụng thiết bị phổ thông như máy ảnh hoặc điện thoại thông minh.
• Chi phí đầu tư thấp hơn so với nhiều hệ thống quét 3D chuyên dụng.
• Phù hợp để số hóa các công trình, khu vực hoặc vật thể có kích thước lớn.
• Có thể kết hợp với thiết bị bay không người lái để thu thập dữ liệu trên diện rộng.
• Tái tạo màu sắc và bề mặt vật thể chân thực.
• Được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực trò chơi, điện ảnh và bảo tồn di sản.

- Hạn chế của Photogrammetry

Bên cạnh những lợi ích kể trên, Photogrammetry vẫn có một số hạn chế cần cân nhắc trước khi triển khai:

• Kết quả tái tạo 3D chịu ảnh hưởng trực tiếp từ chất lượng hình ảnh được thu thập 
• Kết quả bị ảnh hưởng nếu ảnh chụp thiếu sáng, bị mờ hoặc không đủ góc nhìn.
• Khó xử lý các bề mặt bóng, phản chiếu hoặc trong suốt như kính và kim loại bóng.
• Thời gian xử lý dữ liệu có thể kéo dài khi số lượng ảnh lớn.
• Không phải lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác rất cao.
• Hạn chế trong các công việc như kiểm tra chất lượng sản phẩm, thiết kế ngược hoặc chế tạo khuôn mẫu.

3. Photogrammetry và Scan 3D khác nhau như thế nào?

Mặc dù cùng hướng tới mục tiêu tạo ra dữ liệu 3D, nhưng nguyên lý hoạt động của hai công nghệ này hoàn toàn khác nhau. 

Trong môi trường công nghiệp, scan 3D thường được ưu tiên khi yêu cầu độ chính xác cao. Các hệ thống hiện đại có thể đạt độ chính xác tới vài chục micron, đáp ứng yêu cầu đo kiểm và thiết kế ngược.

Ngược lại, Photogrammetry thường phát huy thế mạnh ở các dự án quy mô lớn, nơi tính trực quan và khả năng tái tạo hình ảnh được ưu tiên hơn độ chính xác tuyệt đối.

Xu hướng kết hợp Photogrammetry và Scan 3D để tối ưu cả độ chính xác lẫn chi phí 

4. Khi nào nên và không nên dùng Photogrammetry?

Việc lựa chọn công nghệ phù hợp phụ thuộc vào mục tiêu cuối cùng của dự án, yêu cầu về độ chính xác cũng như ngân sách triển khai.

4.1 Khi nào nên dùng Photogrammetry?

Photogrammetry là lựa chọn phù hợp trong các trường hợp sau:

• Số hóa công trình kiến trúc, nhà máy, cầu đường hoặc mẫu có kích thước lớn.
• Khảo sát địa hình, lập bản đồ bằng drone trên diện tích rộng.
• Số hóa hiện vật bảo tàng, di tích lịch sử và các dự án bảo tồn di sản.
• Tạo mô hình 3D phục vụ game, phim ảnh, thực tế ảo (VR) hoặc thực tế tăng cường (AR).
• Xây dựng mô hình trực quan cho Digital Twin hoặc quản lý tài sản.
• Các dự án cần tái tạo màu sắc và texture chân thực của vật thể.
• Doanh nghiệp hoặc tổ chức có ngân sách hạn chế nhưng vẫn cần dữ liệu 3D ở mức độ chính xác tương đối.

Trong những trường hợp này, Photogrammetry mang lại hiệu quả cao nhờ chi phí đầu tư thấp, khả năng thu thập dữ liệu nhanh và dễ triển khai trên quy mô lớn.

4.2 Khi nào không nên dùng Photogrammetry?

Photogrammetry không phải là lựa chọn tối ưu nếu dự án yêu cầu độ chính xác đo lường cao hoặc cần dữ liệu phục vụ sản xuất trực tiếp. Cụ thể:

• Đo kiểm chất lượng sản phẩm trong sản xuất công nghiệp.
• Kiểm tra sai lệch kích thước và dung sai kỹ thuật.
• Thiết kế ngược để tạo lại mô hình CAD chính xác.
• Chế tạo khuôn mẫu, jig, fixture hoặc các chi tiết cơ khí yêu cầu độ chính xác cao.
• Quét các vật thể có bề mặt bóng, phản quang hoặc trong suốt như kính và kim loại đánh bóng.
• Các ứng dụng cần độ chính xác ở mức vài phần trăm milimet hoặc micron.

Trong những trường hợp này, máy scan 3D chuyên dụng thường là giải pháp phù hợp hơn vì có khả năng thu thập dữ liệu hình học chính xác và ổn định hơn đáng kể so với việc tái tạo từ ảnh chụp.

Tuy nhiên, xu hướng hiện nay là kết hợp Photogrammetry và scan 3D để tận dụng ưu điểm của cả hai công nghệ: Photogrammetry hỗ trợ đo các đối tượng lớn, còn scan 3D đảm bảo độ chính xác cao cho chi tiết hình học. 

Tóm lại, khi tìm hiểu Photogrammetry là gì, có thể thấy đây là giải pháp hiệu quả để tạo mô hình 3D từ hình ảnh với chi phí hợp lý và khả năng tái tạo màu sắc chân thực. Trong khi đó, scan 3D vượt trội về độ chính xác và phù hợp cho các ứng dụng đo kiểm, thiết kế ngược và sản xuất công nghiệp. Việc lựa chọn công nghệ nào sẽ phụ thuộc vào mục tiêu sử dụng, kích thước đối tượng và yêu cầu kỹ thuật của từng dự án. 

Nếu doanh nghiệp của bạn cần tư vấn giải pháp scan 3D phù hợp hoặc muốn tìm hiểu các dòng máy scan 3D công nghiệp hiện đại, hãy liên hệ với đội ngũ chuyên gia của 3D PRO để được hỗ trợ và lựa chọn công nghệ tối ưu nhất cho nhu cầu thực tế. 

>>> Tối ưu chi phí bằng cách kết hợp Scan 3D & Photogrammetry.