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電子報

工程技術發展
農村發展及水土保持署
手機APP改寫工程測量:3D模型、測量、數量清點、植物辨識一機搞定!
期數 / 第76期
發布日期 / 2023.06.01
主筆 / 李哲宇
責任編輯 / 陳振宇、高百毅、詹婉妤

過去於坡地上進行各種調查規劃、防災治理或水保計畫等工作時,經常需攜帶眾多儀器到現場進行測量記錄,如水準儀、全測站儀等設備,不僅不易攜帶、費時費力,儀器十分昂貴且在山上使用不易維護;即便近年來無人機已廣泛應用,但限於法令及現場環境,使用上仍有諸多限制。在人手一機的時代,也許只要一支手機,就能克服上述所有的困難?延續先前在 第62期 第69期電子報曾分享關於手機實現3D模型掃描的功能與方法,本期電子報將介紹更多各種免費版的手機APP可以做到的功能。

圖1、現代手機隨手即可在野外完成很多工作  (資料來源:GQ)
圖1、現代手機隨手即可在野外完成很多工作 (資料來源:GQ)
AI算力突破天際的攝影測量功能- Luma AI (NeRF)
圖2、Luma AI (資料來源: Luma AI)
圖2、Luma AI (資料來源: Luma AI)

1.APP名稱:Luma AI
2.適用應用程序:ios
3. APP下載網址:
https://apps.apple.com/us/app/luma-ai/id1615849914
4.相關網站:
(1) Luma AI官網
https://lumalabs.ai/
(2)世界上第一個使用“NeRF”的電視廣告!介紹什麼是 NeRF
https://cgworld.jp/flashnews/lumaai-202301.html?fbclid=IwAR0MVA8zxqvPieM9RYWz7zvI0T35ILVaB1-2XxUkwb6sFttFHS8pDEoWrmA
5.介紹:
過去攝影測量係藉由拍攝多張照片後進行3D模型拼接,但其成果除了方正的物體有較佳成型效果外,較多細節如植物、欄杆等物體易形成模糊或糾結的情形;Luma AI 使用最新的NeRF (Neural Radiance Fields) 技術,利用手機從不同角度拍攝的多張照片中,使用AI的數據計算能力,完成逼近真實的高水準3D場景模型, 連植物都可清晰呈現(圖3),解決上述的困境。
6.優點:
A.完成模型後可即時在APP內完成高品質的CG動畫(影1)。
B.相較360°相機的平面照片效果更能符合真實的立體感,亦可解決細節物體無法呈現的困境。
C.可匯出3D點雲格式(OBJ、PLY等),利用電腦點雲處理軟體進行後端的多元分析(圖4)。

圖3、Luma AI的植物拍攝成果(影片詳說明文字連結)(資料來源: facebook-桑山優樹)
圖3、Luma AI的植物拍攝成果(影片詳說明文字連結)(資料來源: facebook-桑山優樹)
影1、Luma AI完成後CG動畫效果
圖4、Luma AI可匯出3D點雲格式(OBJ、PLY等)至電腦的點雲處理軟體(資料來源: 自行製作)
圖4、Luma AI可匯出3D點雲格式(OBJ、PLY等)至電腦的點雲處理軟體(資料來源: 自行製作)
效能堪比萬用測量儀器的LiDAR尺寸計算功能- ConstLiDAR
圖5、ConstLiDAR (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖5、ConstLiDAR (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)

1.APP名稱: ConstLiDAR
2.適用應用程序:ios
3. APP下載網址:
(付費版)
https://apps.apple.com/jp/app/constlidar/id1671104661
(免費lite版)
https://apps.apple.com/jp/app/constlidar-lite/id6445967507
*下載前APPLE STORE需進行國家轉換
4.相關網站:
(1) ConstLiDAR官網
http://www.hagiwara-inc.co.jp/news/4686
(2)像使用捲尺一樣使用 iPhone LiDAR!萩原建工與NexTerrace共同開發“ConstLiDAR”
https://ken-it.world/it/2023/04/iphone-lidar-as-convex.html?fbclid=IwAR1o6AUrlI_guoaD0zJ8o4-7eSYWipqSSLSpC9e5hJ-ano_tfVgXJcXF6XI
5.介紹:
過去在工地執行測繪、放樣時,須使用到捲尺、箱尺、水準儀、全測站等負重且昂貴的儀器,在山上攜帶十分不便,即便是使用UAV仍須考慮到天氣與飛行限制;ConstLiDAR利用IPhone搭載的LiDAR技術,在距離5m可掃描到的範圍內,整合開發出測量會使用到的各種功能(圖6、圖7),精度亦有經過日本國土交通省與各種協會認證(詳 第62期 第69期電子報),未來測量時不需再揹超多超重的測量儀器,僅需拿出一台手機即可完成所有的工程測量,未來的利用方向指日可待。
6.優點:
A.免費lite版可實現水平、垂直、斜距等距離的測量(圖8)。
B.完整版可實現坡度(%或1/N)、面積、體積等進階功能計算(圖9)。
C.完整版可執行放樣功能,得到挖掘面與設計面的高程差異,掌握判斷土方工程的即時現場狀況 (圖10) 。

圖6、完整版ConstLiDAR的各種測量功能 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖6、完整版ConstLiDAR的各種測量功能 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖7、完整版ConstLiDAR的各種進階計算功能 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖7、完整版ConstLiDAR的各種進階計算功能 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖8、免費lite版可進行水平、垂直、斜距測量 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖8、免費lite版可進行水平、垂直、斜距測量 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖9、完整版ConstLiDAR的體積測量成果 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖9、完整版ConstLiDAR的體積測量成果 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖10、完整版ConstLiDAR的放樣成果 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
圖10、完整版ConstLiDAR的放樣成果 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
發揮AI影像辨識的大量材料計算功能-CountThings
圖11、CountThings (資料來源: CountThings)
圖11、CountThings (資料來源: CountThings)

1.APP名稱: CountThings
2.適用應用程序:ios、‎Android
3. APP下載網址:
(ios)
https://apps.apple.com/us/app/countthings-from-photos/id1196810823
(‎Android)
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.dyve.countthings&hl=en_US
*建議用訪客身分登入可以免費使用
4.相關網站:
(1) CountThings官網
https://countthings.com/
5.介紹:
過去工地現場在材料計算時,經常需要依靠人工進行清點計算,可能會發生誤植或缺漏的問題,CountThings發揮現在最夯的影像辨識功能,可利用訓練好的訓練集辨識出物體數量,如鋼筋、鋼管、模板、磁磚、支撐架,甚至自然資材如種子、木頭等等,發揮個人的想像力選擇適用的訓練集,拍攝一張照片即可自動完成數量清點,節省繁複耗時的工作。
6.優點:
A.擁有15個以上的判別類型,超過上百種的材料分析(圖12)。
B.僅需要利用手機拍攝一張照片即可辨識出材料全部數量,節省大量的時間(影2)。

圖12、15以上類型的判別種類,超過上百種的材料分析 (資料來源: CountThings)
圖12、15以上類型的判別種類,超過上百種的材料分析 (資料來源: CountThings)
影2、CountThings各種材料數量計算成果
一拍即搜的線上即時植生調查百科(1)-形色
圖13、形色
圖13、形色

1.APP名稱:形色
2.適用應用程序:ios、‎Android
3. APP下載網址:
(ios)
https://apps.apple.com/tw/app/picturethis-%E5%BD%A2%E8%89%B2%E8%AD%98%E8%8A%B1%E8%AD%98%E5%88%A5%E6%A4%8D%E7%89%A9/id1252497129
(‎Android)
https://play.google.com/store/apps/details?id=cn.danatech.xingseus&hl=zh_TW&gl=US
4.相關網站:
(1) 形色官網
http://www.xingse.net/
5.介紹:
從事水土保持或森林工作的朋友會接觸到植生調查工作,過去都須依賴個人經驗辨識、拍照、回家找圖鑑等工作,時間上無法即時了解與判斷,且調查樣本過多可能遺漏辨識與花費大量時間,形色APP藉由資料庫的機器學習辨識,可以在一秒內辨認出可能的植物種類,並且可以得到植物的基本資料,廣受野外工作者使用好評。
6.優點:
A.擁有4000種以上植物資料庫,一秒辨識可能的植物(影3)。
B.資料庫偏向園藝花草物種,可延伸查詢相關百科、中文花語與詩詞。
7.注意事項:
A.資料庫訓練與社群辨識來源尚確認中。
B.名稱部分非臺灣常用俗名。
C.辨識紀錄在台灣社群分類上尚確認中。

影3、形色辨識植物的的使用步驟及成果
一拍即搜的線上即時植生調查百科(2)-google Lens
圖14、google Lens (資料來源: google)
圖14、google Lens (資料來源: google)

1.APP名稱: google Lens
2.適用應用程序:ios、‎Android
3. APP下載網址:
(ios)
https://apps.apple.com/tw/app/google/id284815942
*ios版可直接在google app 使用
(‎Android)
https://play.google.com/store/apps/details?id=com.google.ar.lens&hl=zh_TW&gl=US
4.相關網站:
(1) google Lens官網
https://lens.google/
Google Lens智慧鏡頭怎麼用?iOS/Android技巧教學
https://www.jyes.com.tw/news.php?act=view&id=4425
5.介紹:
Google搜尋引擎發展近25年,以往依靠文字搜尋想要了解的事物,目前google 推出智慧鏡頭google Lens ,僅需要拍照,即可結合多年來強大的搜尋引擎功能尋找到想知道的人事物;尤其是植物,只需要拍攝植物器官特徵如葉子、花、果實等等,即可得到大量的種類參考依據,實現無遠弗屆的植物大數據庫。
6.優點:
A.依靠google搜尋引擎龐大資料庫,世界幾億筆資料成為參考依據。
B.僅需拍攝植物器官特徵,即可一秒快搜出想要的植物基本資料(影4)。

影4、Google Lens辨識植物的使用步驟及成果

以上為筆者常用的手機APP提供讀者參考使用,但手機的發展潛力無窮,甚至也有像流速測量工具- LSPIV 、邊坡岩層位態判斷工具- Clino 等多樣免費版手機APP,付費版的手機APP附加功能更不在話下;另外更有眾多便捷的圖台,如水土保持局開發的山坡地圖資查詢圖台- BigGIS Lite 版,讓使用者可在手機或平板上,簡便地查詢及使用豐富的圖資,一機在手的時代趨勢銳不可擋,也歡迎各位讀者分享更多自己常用的手機工具!

相關網站

1.手機硬起來!地表最強手機野營應援登場! (資料來源:GQ)
2.人人都可創造數位孿生-手機3D掃描技術的現況與發展 (資料來源: 水土保持局技術研究發展平台)
3.一起動手建立虛擬世界吧!-手機3D掃描技術的操作技巧(資料來源: 水土保持局技術研究發展平台)
4.Luma AI官網 (資料來源: Luma AI)
5.世界上第一個使用“NeRF”的電視廣告!介紹什麼是 NeRF (資料來源:CGWORLD.jp)
6.Luma AI的櫻花樹效果 (資料來源: facebook-桑山優樹)
7.Luma Realtime NeRF on the Web (資料來源: Youtube-Luma AI)
8.ConstLiDAR官網 (資料來源: Youtube-荻原建設工業株式會社)
9.像使用捲尺一樣使用 iPhone LiDAR!萩原建工與NexTerrace共同開發“ConstLiDAR” (資料來源: 建設ITワールド)
10.新製品「ConstLiDAR」をテストしてみました。 (資料來源: facebook-株式会社種村建設)
11.CountThings官網 (資料來源: CountThings)
12.形色官網 (資料來源: 形色)
13.【app推薦】形色 - 拍照識花 | 植物小白救星 (Youtube-愛蓁 AiZhen)
14.google Lens官網 (資料來源: google)
15.Google Lens智慧鏡頭怎麼用?iOS/Android技巧教學 (資料來源: 傑昇通信)
16.How to use Google lens to identify flowers and plants (資料來源: Youtube- QuickTipsTo)
17.Apple store- LSPIV (資料來源: LSPIV)
18.Apple store- clino (資料來源: clino)
19.BigGIS Lite (資料來源: 水土保持局BigGIS Lite) (資料來源:水土保持局)

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