3DGS數位雙生創新引擎

運用3DGS技術結合空拍影像，即便在偏遠山區或災後斷訊場域，也能30分鐘內完成高擬真建模，迅速重建現場樣貌，助攻災防應變。

【撰文／凃心怡】

從拍照到建模只需幾分鐘，3D建模技術不再遙不可及！工研院以創新3DGS技術打造低門檻、快速擬真的建模工具，結合數位雙生概念，讓電商、災防、文創或室內設計，人人都能成爲3D創作者，重塑數位雙生新格局。

隨着AI與運算技術迅速演進，3D建模也從過去專屬於電影特效與遊戲場景的高端技術，逐步走向商業應用的主流舞臺，重新定義企業與顧客之間的互動方式，是提升企業行銷效率與技術說服力的關鍵利器。

工研院以近年崛起的3D高斯潑濺（3D Gaussian Splatting；3DGS）技術爲基礎，搭配數位雙生（Digital Twin）概念，將高擬真的3D模型進一步串聯實體與虛擬，成爲AI訓練、即時模擬與智慧應用的關鍵基礎，不僅打破過往建模成本高、門檻高、擬真度受限的障礙，更帶動商展、工程監控、文創娛樂等領域技術革新，加速各行各業邁入全新的數位轉型時代！

從「技術」走向「應用」　讓3D建模平民化

2023年，工研院團隊注意到，國內外已有電商與百貨業者嘗試將商品以3D方式呈現，提升購買慾望與轉換率。「但傳統3D建模仰賴專業美術人才的手動建置，建置一件商品需花數天時間，不僅耗時、成本高，難以快速普及。」於是，工研院團隊開始投入3D建模領域，期待爲電商找出更具效率且更簡便的方式。

「最初我們探索神經輻射場技術（NeRF）在3D建模上的潛力，然而3D Gaussian Splatting（3DGS）技術的橫空出世，讓我們眼睛爲之一亮。」工研院資訊與通訊研究所組長王恩慈表示，3DGS技術能將拍攝影像直接轉換爲高度擬真的3D模型，時間上更是大幅縮短至30分鐘至1小時內即可完成，這徹底翻轉了3D產業的內容生產流程，也正式開啓3D建模的平民時代。

王恩慈進一步解釋，3DGS不再依賴三角網格建模，而是透過大量「高斯橢圓球」模擬空間中光影與物體形狀，使用者僅需拍攝多角度照片，系統即能自動生成逼真的3D模型，時間大幅壓縮，且畫面栩栩如生、細節精緻。

工研院開發3DGS技術，讓3D建模不再是專業人士的專利，成爲一般人也能上手的「平民技術」。

電商、災防到文創　一站式3D建模應用

掌握技術原理後，王恩慈攜手團隊思考，該如何「真正讓3DGS普及化」？因此，他們針對不同應用情境，分別開發出多元建模工具與輔助技術，讓3D建模不再是專業人士的專利，而是一般人也能上手的「平民技術」。

在電商與虛擬會展的應用場景裡，工研院推出「低門檻一站式3D建模工具」，透過AR輔助拍攝介面引導使用者拍照，再由AI自動建模。甚至進一步開發出「視角涵蓋密度計算」功能，能根據已拍攝影像動態推薦下一張拍照位置，讓建模品質與效率同步提升。

不僅如此，爲解決過去拍照不完善就必須「重拍重建」的問題，團隊還研發「補拍融合技術」。使用者只需針對缺失區域補拍影像，系統即可融合新舊模型，精準修補缺陷，大幅節省時間與成本。

在災防與土木工程監造應用場景中，團隊則進一步優化空拍3DGS流程，透過改良的相機定位與漸進式建模演算法，災後現場建模時間由24小時縮短至30分鐘內生成初始模型，可再逐步補全；同時，可藉由空拍機搭配其他相機，如手機上相機，透過不同相機視角定位，在建築場景中，除了遠景觀看整個模型，也可拉近建物觀看材質細節。

在室內應用領域上，如房地產與室內設計，3DGS更提供高擬真視覺效果與即時互動導覽。消費者可遠端虛擬看屋、調整傢俱擺設，甚至直接透過3D模型與設計師溝通裝潢需求，讓室內規劃更直覺、省時、省力。

走向數位雙生　互動模擬下一哩路

3DGS雖然已在靜態建模上展現強大優勢，但要成爲真正的「數位雙生技術引擎」，仍需克服幾個關鍵挑戰。王恩慈坦言：「現在的3DGS模型多是單一幾何表面，要進一步跟模型互動與模擬，還需要讓模型懂得分層、分物件，甚至能根據動作反應改變光影結構。」

因此，工研院也同步投入場景分割與階層生成的研發工作。團隊整合了2D遮罩分割技術、視覺語言模型引導下的場景標定，以及逆向渲染方法來拆解光源與反射，讓未來3D模型不只「能看」，更能「互動」、「演算」與「模擬」，甚至協助AI機器人訓練。

「我們最終的目標，是建構一套從手機拍攝、模型建構、物件修補、場景組織到模擬互動的完整流程，真正實現3D建模與數位雙生的無縫整合。」王恩慈表示，3D建模將不只是工程師或動畫師的工具，而是人人都能參與、創作與應用的生活利器！