フォトグラメトリーとは何か

現実の空間に存在するものを3D空間にデータとして取り込む上で、まず思い浮かぶ代表的な方法に3Dスキャンがある。これは3Dスキャナーという特殊な機器を用いて対象となるオブジェをスキャニングし、3Dデータ化するという技術だ。

これは現状で最も簡単な方法だといえるがいくつか問題もある。たとえば巨大な建築物などサイズのあるものをスキャンしようという場合、普通の3Dスキャナーでは基本的に間に合わない。あるいは用途が限定されている人にとっては、そのためにわざわざ3Dスキャナーを購入するということが躊躇われるというケースもあるだろう（なお現在は比較的に安価で高性能な3Dスキャナーも存在する。一般向け3Dスキャナーの購入を検討されている方は以下の記事を参照してほしい）。

2021年に買うべき3Dスキャナーはどれか？ お手頃タイプからプロ仕様まで6選

https://skhonpo.com/blogs/blog/3dscan2021?_pos=4&_sid=4060c76b9&_ss=r

この場合、別の方法に頼る必要がある。それがフォトグラメトリー（写真測量）だ。

フォトグラメトリーとは、写真から3Dモデルを作成する技術のことで、測量士や建築家、エンジニアの方々が地形図などを作成するためによく使用されていることで知られている。もちろん、一般人が3Dプリントのための3Dデータ作成にこの方法を用いることも可能だ。

その際、撮影した写真を3Dデータへと変換する上ではフォトグラメトリー用ソフトウェアを使用することになる。そこでここではフォトグラメトリーによる3Dデータの作り方と、代表的な無料フォトグラメトリー用ソフトウェアを紹介してみたい。

フォトグラメトリーの方法

まずフォトグラメトリーによって3Dデータを作成する場合、対象となるオブジェの数十枚から200枚程度の写真が必要になる。現在では全方位360度に設置したカメラを使い一瞬で撮影を終わらせることができる専用ブースなどもある。

どれくらいの精度を期待するか、あるいは対象となるオブジェがどれくらい複雑かによっても掛かる手間は変わってくる。ある程度、簡単な構造のものであれば、写真50枚程度でかなりの精度の3Dデータを作成することができる。

その上で、カメラはできるだけ高画質で絞りやシャッタースピードを調整できるカメラの方がいい。ただ、最初はiPhoneやスマホのカメラ機能でも問題ない。

撮影は基本的に被写体を囲むように360度ぐるっとまんべんなく撮影する。最終的にはソフトウェアが勝手に合成してくれるため、撮影のコツはとにかく死角を作らないことだろう。写真は多ければ多いほど精緻な3Dデータになる。

撮影が終わったら、写真の明るさ調整をする。これは合成された時に明るさにバラつきが出るのを防ぐためだ。ここまで準備できたら、いよいよソフトウェアの出番だ。

代表的な無料フォトグラメトリーソフト

フォトグラメトリー用のソフトウェアにはプロが用いる高度なものから、一般人がライトに使用するための簡易的なものまで様々ある。

ここでは代表的なソフトウェアの中でも無料で使用できるものを紹介したい。

1.3DF Zephyr

まず一般的に最も知られているのは3DF Zephyrだろう。3DF Zephyrは有料ソフトだが、無料体験版があるため、初めてフォトグラメトリーに挑戦する人はそちらの無料体験版を使うことができる。使いやすさにも定評があり、またユーザー数が多いため、解説記事などが充実しているという点もプラスポイントだろう。ただ3DF ZephyrはWindowsにしか対応していないため、Macユーザーには使用することができない。

https://www.3dflow.net/



2.COLMAP

COLMAPはGithubからダウントードできる無料のフォトグラメトリーソフトウェアだ。Macにも対応しており、また性能にも定評がある。元々は研究用に開発されたものとのことで多くの高度なオプションも含まれている。素早くデータ作成したいという人には必須ではないが、より品質を向上させていきたい人にとってはありがたい。

https://colmap.github.io/index.html


3.Meshroom

Meshroomは、 AliceVisionフレームワークに基づく無料のオープンソースのソフトウェアだ。これにより、さまざまな角度から撮影したオブジェクトの十分な画像を使用して3Dモデルを生成できる。ソフトウェアは、サーフェスポイント間の距離を計算し、オブジェクトメッシュを作成する。初心者でも使いやすいと定評があるが、Macには対応していない。


https://alicevision.org/#meshroom


4.MicMac

MicMacはフランス国立地理研究所とフランス国立地理科学学校によって開発された無料のオープンソースソフトウェアだ。洗練された機能セットは、主にプロまたはアカデミックユーザーに適していますが、一般ユーザーも利用できる。公式ウェブサイトからダウンロード可能で、サイトには詳細なガイドとチュートリアルが用意されている。こちらはMacでも使用可能。

https://micmac.ensg.eu/index.php/Accueil


5.Regard3D

Regard3Dはオープンソースのソフトウェアで、さまざまな角度からのオブジェクトの写真を3Dモデルに変換してくれる。こちらはMacにも対応しており、ツールセットも非常に充実しているが、設定やパラメーターの操作に慣れるまでは苦戦するかもしれない。公式サイトには初心者向けにガイドとチュートリアルが用意されているため、そちらを参照するのが良いだろう。

http://www.regard3d.org/index.php


もちろん、この他にも様々なソフトウェアがあり、また有料のソフトウェアを使用すれば、より高度な調整なども可能になる。ただ、ひとまずフォトグラメトリーを試してみるという人にとっては、どのソフトウェアも十分な機能を有している。

現状で3Dスキャナーをお持ちでない方は、ひとまず上記したいずれかのソフトウェアを用いて、フォトグラメトリーに挑戦してみてほしい。