3D 重建曼哈頓街景!Google 開源 Kartta Labs 工具帶你重回「舊照」中的城市街景

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 20 日 0:00 | 分類 Google , 軟體、系統 Telegram share ! follow us in feedly


記錄一座城市的歷史有幾種方式?可能你會想到文字,圖片或者錄影,而 Google 卻提供了一種更具「穿越感」的方式──3D 重建。

近日,Google 研究團隊利用 3D 重建了 20 世紀 40 年代的曼哈頓切爾西街景,利用的是一款名為 Kartta Labs 工具(內含安裝及使用教程)。

Kartta Labs 是一個基於 Google Cloud 和 Kubernetes 的可擴展系統,它可以根據歷史地圖和照片重建過去的城市面貌。現在這項系統已經被 Google 正式開源,人人皆可使用它來記錄生活。

Kartta Labs:3D 重現城市街景

在數位檔案館收集歷史地圖的嘗試一直存在,相比之下,Kartta Labs 不僅是簡單的數據收集,而是在時空中呈現地圖,即利用人工智慧創造 3D 視覺。

具體來說,Kartta Labs系統主要包括 3 個模組:

  • 時間地圖伺服器(A Temporal Map Server):用於顯示地圖隨時間變化的動態過程。
  • 眾包平台( A Crowdsourcing Platform):允許用戶上傳城市歷史地圖,並將其與真實世界的地圖坐標相匹配(地圖校正和矢量化)。
  • 3D 平台(3D Platform):利用深度學習從相關數據中學習並重建建築物,以實現 3D 視覺體驗。

眾包平台,其切入口是 Warper,Warper 是基於 MapWarper 的開源 Web 應用程式,它允許用戶上傳地圖的歷史圖像,並透過在歷史地圖上找到控制點,以及與基礎地圖相對應的點來進行地理位置校正。

(Source:Google,以下同)

用戶上傳掃描的歷史地圖後,Warper 會從地圖中提取文本,並對地圖的地理位置做出最佳猜測(此猜測只是大致確定其位置範圍,允許用戶進行參考和調整)。

在手動放置歷史地圖和參考地圖上的成對控制點後,應用程式使用地理參考點來調整圖像,使其與參考地圖對齊。

Warper 使用許多開源地理空間庫和技術做為 Ruby on Rails 應用程式執行,包括但不限於 PostGIS 和 GDAL。它可以將生成的地圖導出為 PNG、GeoTIFF 或其他格式。

Warper 還執行柵格圖塊伺服器,該伺服器在 URL 處提供每個經過地理校正的地圖。該柵格圖塊服務器用於編輯應用程式中,將地理校正後的地圖加載為背景。

時間地圖伺服器其核心編輯器是開源 Web 的另一個應用程式,它是 OpenStreetMap 編輯器的自定義版本。該程式支援時間維度,並與 Kartta Labs 套件中其他應用程式的集成。

編輯器允許用戶加載經過地理校正後的歷史地圖,並支援追蹤其地理特徵(例如,以矢量格式構造建築、道路等)。

矢量格式提取的幾何圖形以及原數據(如:地址、名稱以及開始或結束日期)都儲存在地理空間數據庫中,可以對其進行查詢、編輯、樣式化並呈現到新地圖中。

▲ 帶時間軸的曼哈頓切爾西鳥瞰圖。

最後,時間地圖前端 Kartta(基於 Tegola)可視化矢量圖塊,可以使用戶在時空上瀏覽歷史地圖。

▲ 曼哈頓切爾西的 3D 街景。

Kartta 的工作方式與常用的地圖應用程式(例如 Google Maps)一樣,不同的是,它還具有時間軸,因此用戶可以選擇要查看的地圖年份,並透過移動時間軸,查看地圖中的建築或道路等要素如何隨時間而變化。

記錄世界歷史地圖,現已開源

據了解,去年在國際人工智慧地理知識發現研討會上,Kartta Lab 系統的研發首次被提出。

需要說明的是,Kartta Lab 不僅用於提升個人「時間旅行」的體驗,而其初心是為了讓世界歷史地圖更易於使用和呈現。

根據 Google 研究團隊介紹,歷史地圖是一種查看不同時間狀態下 Google 地圖(Google Earth)圖像的方法,它有助於確定文化和社會趨勢,不僅是個人研究的寶貴資源,也是規劃和推廣的重要資源。

十多年前,美國前副總統艾爾‧高爾(Al Gore)曾利用 Google 地圖歷史圖片展示了極地冰川的融化過程。

如前所述,Kartta Lab 系統不僅局限於歷史地圖數據的收集,而是透過 3D 模型在時空中進行呈現。

接下來,Google 研究團隊即將推出的 3D 模型將重建歷史建築物更詳細、完整地 3D 結構。該模組將圖像與地圖數據相關聯,並在儲存庫中進行重組,最後在具有時間維度的歷史地圖上進行渲染。

不過,Kartta Lab 工具也存在很多需要完善的空間,如 Google 團隊高級軟體工程師雷蒙德‧基弗利斯(Raimondas Kiveris)在部落格中寫道,「我們開發了上述工具,以眾包和開源的形式對外呈現,希望可以應對數據不足的挑戰。」

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖來源:Unsplash