多個大型 3DGS 模型融合工作流

概述

在大範圍場景的三維重建中，常需要將多個大型 3DGS 模型合併為一個完整場景。XGRIDS 提供兩條技術路徑：一是在數據重建前進行融合規範採集，獲得高精度、無縫對齊的成果；二是在 LCC Model Editor 中對已重建的成品模型進行導入、對齊並合併導出。本文分別說明兩種方案的適用場景、操作流程與技術限制，供根據實際需求選擇。

方案選擇建議

兩種方案的本質區別在於：方案 A 在重建中完成算法配準，融合精度高；方案 B 在重建完成後進行手動對齊與合併，操作快捷但精度依賴人工。

方案 A：數據重建前按融合規範採集

推薦用於高精度場景。在重建階段之前，通過地圖融合或空地融合將多組採集數據輸入軟件，再統一重建為單一 3DGS 模型。

操作流程

1. 數據條件確認

• 相鄰兩組數據的採集路徑需存在重疊區，重疊路徑長度不少於 15 米，建議保持在 15~30 米。
• 重疊區應選擇在特徵豐富的區域，避免空曠地帶、長走廊、光滑隧道等退化場景，否則可能導致融合失敗。
• 採用 RTK 方式時，需確保各工程的 RTK 數據均有效且處於同一坐標系。
• 採用控制點方式時，相鄰地圖的重疊區至少需設置一個同名控制點，且參與融合的各工程中控制點名稱不得重複。

2. 選擇融合模式

• 地圖融合：將多組點雲或工程合併為一張地圖，適用於通用場景。
• 空地融合：將無人機空中數據與地面手持數據一體化重建，要求空中數據覆蓋手持掃描區域，均勻佈置起降點並拍攝起降，注意降點軌跡高於航線。
• 大地圖融合：適用於大範圍分段採集後的合併。

3. 軟件操作

• LCC Studio 版本：進入「馬上生成」，選擇地圖融合或空地融合，地面數據支持最多 10 組數據（總計 200 min）。
• LCC Studio Linux v1.6.0 及以上版本：在 WebUI「創建任務」中選擇地圖融合或空地融合，地面數據支持最多 20 組數據（總計 500 min）。
• 空地融合的地面數據要求同上。空中數據所選文件夾需包含航線與起降拍攝在內的全部無人機照片，LCC Studio 版本總計限 10000 張以內，Linux 版本總計限 15000 張以內。
• 按需設置重建參數，如最大高斯點數、重建效率等。

4. 統一重建

融合校驗通過後，作為一個整體工程進行重建，重建成功即可輸出單一 3DGS 模型。

操作示例

LCC Studio 地圖融合

以下示例的數據場景帶 RTK 採集，坐標系設置為 WGS84。

LCC Studio 地圖融合操作

LCC Studio 空地融合

以下示例的數據場景為靈視 P1 採集 2 組數據、4 個起降點與起降拍攝照片，空中數據均帶 RTK，坐標系為 WGS84。

LCC Studio 空地融合操作

LCC Studio Linux 版本 WebUI

操作方式與 LCC Studio 版本類似，以下為英文界面演示，界面語言可自行切換。

Linux 版本 WebUI 創建融合任務

技術限制

• 該方案要求具備原始採集數據，不適用於僅有成品模型的情況。
• 數據不符合融合規範（重疊不足、退化場景、起降點或軌跡不合規、RTK 無效、控制點重名等）將導致融合失敗或點雲無法疊加。
• LCC Studio 與 Linux 版本均有地面 SLAM 數據合計總時長、無人機照片總張數的限制，超出極可能導致融合失敗。
• 僅支持相同型號設備採集的數據，靈光 L 系列不同線束和測距的雷達不支持互相融合。
• 大數據量重建耗時較長，對計算機內存、顯卡性能與顯存、磁盤空間要求較高，需使用高配置計算機或 Linux 服務器。

方案 B：Model Editor 導入與合併導出

將兩個 3DGS 成品模型導入 LCC Model Editor，通過手動對齊後合併導出為單一文件。

操作流程

1. 進入 Model Editor

在 LCC Scene Editor 中點擊「模型編輯」進入，或獨立啟動 LCC Model Editor。

2. 導入模型

• 依次通過「文件 → 導入」加入模型 A 與模型 B。
• 支持導入格式：LCC、LCC2、PLY、SOG、SPZ。其中 LCC 會自動升級為 LCC2，PLY 在導入時轉換為 LCC2。
• 導入文件名不可重複。

3. 對齊模型

• 使用左側工具欄的移動、旋轉、縮放工具將模型 B 調整至與模型 A 的拼接位置。
• 如需精確擺位，可在右側屬性面板輸入平移量（X/Y/Z，步進 1）、旋轉角度（X/Y/Z，0°~360°）與縮放比例（步進 0.01）。
• 可使用距離測量與坐標測量工具核對接縫處的對齊情況。

4. 精修（可選）

• 通過選擇器與裁剪工具移除重疊冗餘區域。
• 使用調色功能統一兩塊模型的色差，支持亮度、對比度、飽和度、高光、陰影、色溫、色調、不透明度調整，並支持整體調色與局部調色疊加。

5. 合併導出

• 通過「文件 → 導出」選擇 LCC2(SOG)、LCC2(SPZ) 或 PLY 格式。
• 導出規則：未選中任何模型時導出全部並合併；多選時合併導出；選中單個時僅導出該模型。
• 導出結果為單一 3DGS 文件。

以下三項操作用途不同，需注意區分：

• 導出：將合併後的模型導出為成品文件。
• 返回 LCC Scene Editor 導出工程：將完整工程打包，供其他用戶繼續編輯，工程內含多個獨立模型。
• 在 LCC Scene Editor 發佈合併後的場景：生成 Web Viewer 在線鏈接，用於在線分享與查看。

操作示例

以下為兩個模型合併時的操作示意，實際操作還需執行裁剪、調色、克隆、縮放等步驟。建議過程中及時保存與導出。

Model Editor 導入、對齊與合併導出

技術限制

• 模型對齊為手動操作，不包含基於重疊區或控制點的自動配準。對齊效果取決於兩個模型是否處於同一坐標系（均帶 RTK 或同名控制點時效果更佳），否則接縫處可能出現錯位、重影或斷層。
• 該方案不進行幾何與密度層面的真正融合，本質為兩塊高斯點集在同一文件中的疊加，重疊區不會智能取捨，可能出現密度疊加或邊界突變。
• 融合精度不作保證，適用於展示與瀏覽，不適用於對接縫精度或量測有嚴格要求的交付場景。原模型的絕對坐標不會保留，合併後的模型均無絕對坐標。
• 兩個大型模型同時載入及合併導出對顯存與內存佔用較高，當數據量或裁剪內容超出硬件能力時會提示保存，建議使用高配置計算設備。

總結

• 追求無縫、高精度且可量測的融合成果，應選擇方案 A，前提是具備符合規範的原始採集數據。
• 追求快速拼接、直接基於成品輸出單一文件，可選擇方案 B，並需接受手動對齊帶來的接縫誤差。
• 若原始數據已不可用但仍要求較高精度，建議優先設法恢復原始數據以採用方案 A；如確無法實現，則採用方案 B 並知悉其精度限制。

附：方案對比速查