​AI助力三维数字化重建，「四维时代」打造国产实景三维相机

AI助力三维数字化重建，「四维时代」打造国产实景三维相机

文｜刘年华

编辑｜彭孝秋

三维数据，是 3D 模型的源头。在数字孪生领域，如果没有实景三维数据，就无法实现真正的虚实结合。小到各类物体，大到各类建筑，都需要先采集实景数据，以建立数字三维模型。然而，过往的实景三维采集硬件主要来自海外设备。这类设备在安防、应急等场景很难符合项目要求。因此，在保证质量的前提下，实景三维相机的国产化一直是行业的呼声。

创立于 2014 年 10 月的「四维时代」，已研发推出具有自主知识产权的实景三维相机系列产品，并已通过国产操作系统、国产 CPU 的兼容适配，获信创产品评估认证。其解决方案及产品服务，已服务于港珠澳大桥、世博会中国馆等多项国内外重大工程项目，并覆盖了智慧城市、房地产、新零售等领域。

提高精度，便携使用

目前，四维时代共推出了四款实景三维相机硬件产品。两款 " 深 " 系列产品作为激光相机，满足高精度需求领域；两款 " 看 " 系列产品作为光学相机，满足日常工作消费场景。

四维深时主要面向精度需求最高的数字城市建设、燃气管道勘察检测等场景，是一款架站式设备，室外建模范围最高 260m，点云精度小于 1cm，能输出高质量点云数据和 16K 精度的三维模型。

四维深光的应用场景更广泛，可在常规的公共安全、建筑工程、市政工程等领域使用。用架站式和穿戴式 SLAM 双采集模式，能在 70 米范围内捕获每秒 20 万点云，点云精度达 1cm。该设备支持 RTK、热红外成像和多光谱模块。

四维看见能快速完成空间的全自动三维数字化，10 分钟内输出 16K 画质三维模型，支持 4 倍细节放大，适用于数字文博、地产营销、线上展会等。

四维看看同样专注于空间的快速三维数字化，能在短时间内完成三维建模，输出高达 8K 画质的三维模型，服务领域包括数字文博、地产营销等。

四维时代创始人崔岩告诉 36 氪，公司的产品研发目标一直紧扣着客户的需求：提高精度、提升效率、便携使用。目前正在研发第五款设备。

在管道建设、市政规划等专业工程领域，精度需求较高，通过不断优化深度估计算法和提升激光扫描技术来升级产品，同时能够加快点云重建效率。为了让用户更加便携携带，四维时代也希望将产品集成到体积更小、重量更轻的设备中，同时简化用户操作流程，使得即使非专业人员也能快速上手，实现高效的现场数据采集。

覆盖场景方面，四维时代主打空天地一体化，不仅关注室内外环境的全面覆盖，而且涵盖了从微观到宏观的不同尺度。

空中层面，四维时代采用北斗大地 2000 系统对其所有相机进行全局定位，帮助数据的匹配融合。不仅提高了定位的精度和可靠性，而且相较于传统的 GPS 系统，更具备国产化的优势。在中层，公司利用无人机搭载相机进行空中拍摄和建模，无人机的灵活性和便捷性使得大规模、大尺度的三维建模成为可能。至于近地面层面，四维时代通过激光相机进行精准拍摄，确保了数据的高精度和高质量。

四维时代系列产品

小切口，大方向

数字孪生行业的细分领域众多，从消费应用到工业场景，再到城市管理，都有相关需求。但每个细分领域的需求各有差异。

崔岩表示，四维时代的发展战略 " 小切口，大方向 "。小切口指的是有数据需求的业务场景，例如燃气管网的数字化管理、刑侦消防现场的勘验、建筑工程的全过程管理、文物修缮保护等。这些场景对于实景三维数据有真实的业务需求，能够改善其工作流程，而不仅仅是可视化的效果。

以现场勘验场景为例，公安部门、消防部门每次出动时，都可以对现场进行快速采集，回去后立刻将现场还原。既可以减轻重复前往现场的负担，又能责任判定时提高效率，保障公平。

在燃气领域，四维时代从安全的角度切入。通过与深圳燃气集团合作，实施了数字赋能超大城市燃气安全项目。不同于传统依赖进口设备和以项目为导向的服务模式，四维时代提供了一个能够持续更新、快速响应的系统。这一系统不仅能进行事前的灾害预警，还能进行事故预演，支持高效的事故处置和抢险救灾工作。这一项目最终获得了国务院国资委首届国企数字场景创新赛一等奖。

消防火调事故现场勘验，图片来源：四维时代

保持关注，放开尝试

崔岩告诉 36 氪，三维数据始终是四维时代的核心关注点。无论是需要关注细节的小物体建模，还是对大尺度空间的精准测绘，都能实现从微米级到毫米级不等的高精度管理。

在三维数据基础上，团队一直在探索一些新应用和平台型产品，包括数字工业、数字文博、数字生活等。目前，团队已经推出了四维模库（4DModel）、四维艺术、四维 AR 及四维看展等产品。并尝试开发基于各类设备的应用，如各类 AR/VR 眼镜等。

并不总是如预期完美，但崔岩认为，这些探索是创新路上不可或缺的部分，也非常鼓励团队多去尝试。

此外，四维时代也在国际化方面不断探索与尝试。在工业数字化方向，与德国企业建立了合作关系。四维时代负责提供高清度的三维视觉解决方案，德方则侧重于机械臂、机器人以及 ERP 和 SAP 管理控制系统的开发和应用。

数字文博，图片来源：四维时代

推动文博产业数字化建设

崔岩表示，研发是四维时代发展的核心竞争力。截至当前，四维时代已获得自动化三维数字建模、高精度机器视觉等 111 项核心专利，其中发明专利 45 项，国际专利 13 项，软件著作权 214 项。

此外，公司也完成了数十万条三维空间的数据积累，并拥有深度学习的数据训练集。通过海量的数据库学习，使三维空间的分布预测更加精准。

在业务推进过程中，四维时代的 AI 能力得到市场逐步认可，数字化技术已应用到全球 116 家博物馆及多项重大工程的数字化建设。