在3D列印(3D Printing)當道的此刻,如果你想印一個自己的頭像公仔,或是把你喜愛的物品印出模型,看起來似乎並不難,因為萬把塊就能買到3D列印機。不過,再細想一下,該如何DIY製作3D模型,倒是一件比較困難的事。

普通手機就能建立3D模型

所幸,在雲端運算的推波助瀾下,以雲端的高速運算能力結合方便使用的行動終端裝置,即將在未來改變製作3D模型這件困難的事。微軟亞洲研究院研發的一項行動裝置3D掃描技術,就充分利用雲端運算架構,以手機拍照就能製作3D模型,而且在1分鐘內就能完成3D建模,立即顯示在手機上。即便當今手機的運算能力已不輸過去的電腦,但要在1分鐘內由手機完成3D建模,不靠雲端運算架構是不可能實現。

在微軟的技術展示現場,研發人員為我示範手機3D建模。他先請我拿下眼鏡,接著拿起Nokia手機對著我的臉部,在距離我大約30公分的位置,從我的右側繞半圈到左側,就拍下頭部的3D模型了。不到1分鐘,他的手機就呈現我的頭像3D模型,馬上可以旋轉不同的角度。而且3D建模的檔案是標準的PLY檔,以MeshLab這類3D軟體就能開啟。

使用者操作這項技術不須刻意保持手機在同一個水平線,事實上一般使用者也不可能如此,而這就是此技術的關鍵。它會從連續拍攝的圖像中自動判斷,組合成3D模型。

1分鐘建立3D模型

利用一般手機的照相機就可以建立3D模型,只要以手機繞物體一圈,利用優化圖像的演算法,以及雲端運算的運算能力,在1分鐘內就可以建立3D模型。3D建模產生的是標準的PLY檔,以MeshLab這類3D軟體就能開啟。

數位髮型維妙維肖
另一個非雲端而難以實現的應用,是數位髮型設計師。它可以讓使用者在手機上設計心儀的髮型,只要提供一張頭像照片,數位髮型設計師就會把維妙維肖的虛擬髮型戴在頭像上,而且頭髮與頭型的貼合感覺頗為自然。

使用者可以任意改變髮色,增加髮量,或是修剪頭髮。甚至這項技術還可以模擬起風時,頭髮飄動的模樣。微軟研究員表示,他們已經事先建立了數千萬條髮絲的模型,因此像是頭髮飄動這種過去無法逼真呈現的問題,在有數千萬條髮絲的3D模型下,就能創造出栩栩如生的效果。當然,若沒有雲端運算提供強大的運算能力,光靠手機要即時完成數千萬髮絲的計算,目前是不太可能實現的。

數位髮型設計師利用數千萬條髮絲的建模,可以創造出維妙維肖的虛擬髮型。不論是增髮、剪髮、上色,甚至是模擬髮絲吹動,都是栩栩如生。

結合多種感測技術的室內定位

要在室內環境定位使用者的位置,目前主要仰賴室內的無線基地臺,以偵測Wi-Fi無線網路訊號的方法,來辨識行動裝置的移動位置。

微軟亞洲研究院正在研發的方法,則是利用多種感測技術來達到室內定位,主要使用磁場感應、慣性感知,再選擇性以無線網路訊號來輔助。

現在的智慧型手機具備多種感應器,如指南針、陀螺儀、加速感應器等等,其中指南針可感應磁場,陀螺儀與加速感應器可用於慣性感知,透過這些方式就不需依靠無線網路訊號。而且,磁場較不會受到干擾,而無線網路訊號較容易受到電器,甚至是人體本身的干擾而影響精準度。

微軟研究員指出,此種混合式感測方式,效能比無線網路來得好,定位精準度也比較高。不過,必須先在室內布設電磁感應器。

微軟研發的室內定位技術,是結合多種感測器,以磁場感應、慣性感知為主,再視狀況搭配無線網路訊號,以獲得較準確的定位。

 

以資料分析找出人與建築的關係

微軟亞洲研究院也將室內定位的電磁感應技術,用於感知人在建築物的活動行為,進而利用大資料分析的手法,洞察人與建築之間的關係。

透過了解人在建築裏的行為,以及人們使用建築的習性,或許一些長久以來難以解決的問題,例如等電梯的問題,就可迎刃而解。

微軟的研究員表示,藉由資料分析可了解住戶使用電梯的行為,在分析搭乘的模式後,就可以預先調派電梯,既可省去用戶等待時間,也可藉由智慧調度來節省能源。

微軟將電磁感應用於分析人與建築的關係,藉由了解人們在建築的行為與使用建築的習性,就能針對如電梯服務提供優化。


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