土木・建築・製造業で広がる点群データ活用
高精度イメージング・レーザースキャナー
Leica BLK360 G2を使用した工場の3Dスキャンの実践

土木・建築業界で3Dスキャンが求められる理由

図面と現状の間には、大きな差異が生じてしまっている。
同様の問題は建築業界でも散見される。建物の老朽化、耐震基準の更新などを背景に、既存の建物の改修・リフォーム需要が増加しているが、竣工当時の正確な図面はほとんど残っていない。仮に残っていたとしても、これ日本の道路や橋梁、トンネルなどの社会インフラの多くは、高度経済成長期に集中的に整備されたものであり、今後急速に老朽化することが懸までの増改築や建築時の現場変更などにより、現状とは一致しないことも多い。
そもそも設備図面に高さ情報がないのも問題だ。

念されている。老朽化した社会インフラのすべてをスクラップ＆ビルドでしたがって改修工事の際には、あらためて建造物や建物、土地の測量か更新することは、莫大なコストが発生するとともにサステナビリティの観らやり直す必要があるのだが、その作業を人手に頼ったのでは膨大な工数点でも問題があり、いかに戦略的な維持管理を行い、長寿命化していくかと時間を要してしまう。

が求められている。
また、後世に重要文化財を残すという観点からも建造そうした中で拡大しているのが、建造物や建物、土地などの対象物を3Dス物の保護は重要になってくる。

キャンすることで点群データを収集し、図面化するというアプローチである。

そこで必要とされるのが正確な図面だが、長年にわたる運用の中で様々

これは製造業の工場でも同様の課題があり、工場のデジタルツインやIoT化な改修や変更が重ねられてきた結果、国土交通省や自治体が保有しているが進む中、工場の図面やCADデータが存在せず、3Dスキャンで工場内の点検証者プロフィール
AUG-JP

オートデスク製品のユーザーで構成された独立したコミュニティ。ユーザー同士の助け合いの場として、WebサイトやSNSを運営している。多くの企業の協力を得ながら全国各地でユーザー参加型の「学びと交流」を目的としたイベント「AUG-JP WorkShop」を開催するほか、勉強会のサポートなども行っている。

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群データを取得する取り組みも進んでいる。

製品名：Lenovo ThinkStation P8
概要：パワー、スピード、パフォーマンスを備えたハイエンドワークステー
ションで、今回の検証ではCyclone REGISTER 360 PLUSを稼働させた。

実施した3Dスキャン検証の概要
上記のような背景から3Dスキャンに対して高まるニーズを捉え、レノボではAUG-JPの協力を得て、ThinkPadなどの生産も担うNEC
パーソナルコンピュータ米沢事業所で3Dスキャン検証を行った。検証に利用したのは、次の機材およびソフトウェアである。
❶３Dスキャナー
製品名：Leica BLK360 G2 イメージング・レーザースキャナー
概要：小型・軽量のエントリーモデルだが、搭載されたLiDARセンサーは毎●AMD Ryzen Threadripper PRO 7995 WX プロセッサー搭載（96コア/192

秒680,000点で点群データを高速キャプチャーする。
レーザーの射程距離スレッド）は最大45m程度だ。
またカメラも搭載しており、●Windows 11 Pro

点群データと同時に20秒で球面画像のスキャンを完了する。

●NVIDIA RTX 5000 Ada1枚▶製品情報はこちら●DDR5-4800MHz RDIMM ECCメモリ 128GB●4つのスキャン設定（7、13、30、75秒）により●M.2 SSD 2TB

680,000点/秒で点群データを取得

上記の検証環境を用いて、次の一連の作業を実施した。

●5ブラケットHDRによる豊かなハイダイナミックレンジ❶点群データの読み込み（HDR）
画像❷点群データの回転、Zoom、範囲選択、点群の消去●本体サイズ155×80mm、バッテリー装着時の重さ❸オルソ画像※1 出力約850gと小型・軽量●フルドームスキャンを20秒で実現❹データ出力（LGSX※2、Recap）※1 オルソ画像：通常のカメラで撮影した際に、周辺部ではわずかな歪みが生じる。
この歪みを補正して像の形状を正しく表現した画像がオルソ画像である。

●Visual Inertial System（VIS）
テクノロジーにより、これを用いることで、画像上の任意の地点間の距離や、指定した範囲の面積などを現場でのスキャンを自動で事前合成●USB-Cおよび Wi-Fiを介した高速データ転送

正確に測ることができる。
またCADにオルソ画像を取り込んだ場合は、※2そのまま平面図をトレースすることも可能である。

LGSX：ライカの点群ビューア「TruView」に対応したファイル形式

検証結果❶点群データの読み込み
66スキャン、5.3億点、85.6GBのデータの読み込みは33分で完了した。
Cyclone REGISTER 360 PLUSはVer. 2023以降、インポートのパフォー
マンス設定でCPU並列演算の設定が可能となっており、AMD Ryzen❸ソフトウェア

Threadripper PRO 7000 WXシリーズ プロセッサー（最高96コア/192ス

製品名：Leica Cyclone FIELD 360、Cyclone REGISTER 360 PLUSレッド）のコア数を有効活用できている。

概要：Leica Cyclone FIELD 360はLeica BLK360 G2イメージング・レーザー
スキャナーをコントロールし、VIS テクノロジーで事前合成したスキャンを行い、点群データおよび画像を記録するモバイルアプリ。取得したデータは、ワークステーション上で動作するCyclone REGISTER 360 PLUSにWi-Fi経由またはFAF形式で受け渡される。
これを受けてCyclone REGISTER 360 PLUSでは、リンクの補正処理や座標付与、不要物の除去など点群データのチェックおよびクリーニングを行う。
さらに補正処理済みの点群データや画像をオートデスク製品に取り込むことができるAutodesk ReCapのほか、他社のCADなどで利用可能な中間フォーマット（E57ファイル等）に変換して書き出すことも可能だ。
❸ワークステーション

なお点群データの読み込みに関しては、ライカジオシステムズ社が標準方式として推奨しているFAF（ Fine Adjustment Frame）フォーマットへ変換したうえで行った。
参考までに、ネットワーク経由で点群データを読み込んだ場合は55分を要した。

❹データ出力（LGSX、Recap）
間引きのない点群データをそのまま出力したところ55分で完了した。
下記の比較表に示すとおり、これは圧倒的な性能向上である。
ワークステーションに搭載されたプロセッサーのコア数/スレッド数が、ダイレクトにスループットに反映されるのは明らかだ。
処理時間

機種

プロセッサー

コア数/スレッド数

いずれの操作性も非常に快適で、まったくストレスは感じられない。

55分

ThinkStation P8

AMD Ryzen Threadripper PRO 7000 WX

最高96コア/192スレッド

特に点群の消去については、設計を次のプロセスにスムーズにつなげて90分

ThinkStation P620

AMD Ryzen Threadripper PRO 5995WX

最高64コア/128スレッド

140分

ThinkStation P7

インテル Xeon W-3400 シリーズ

最高56コア/112スレッド❷点群データの回転、Zoom、範囲選択、点群の消去

いくうえで重要だ。
例えば建物の改修を行うのであれば、その建物の点群データのみを残しておけばよく、同時にスキャンされた周辺の自動車や樹木などの不要な点CPU

AMD Ryzen Threadripper PRO 7995WX 96-Cores

論理プロセッサ

群データは、次のプロセスに移る前に事前に消去しておく必要がある。
また建物の点群データについても、計測するうえで不要な物体（人や物など）をあらかじめ削除し、出力時に点群の密度を減らす“間引き”を行っておくことで、より軽いデータとして次のプロセスに引き渡すことが可能となる。
Lenovo ThinkStation P8のように高度な処理能力をもったワークステーションを用意することで、スキャン段階では妥協することなく高精度な点群データを取得。
そのうえで、一次処理としての点群データの取捨選択や軽量化を効率的に行うことが可能となる。

使用率

速度

プロセス数

70% 3.80 GHz 197

スレッド数

ハンドル数

稼働時間

6048 92504 0:00:13:01

基本速度：2.50 GHz ソケット：1 コア：96論理プロセッサ数：192 仮想化：有効L1 キャッシュ：6.0 MB L2 キャッシュ：96.0 MB L3 キャッシュ：384 MB

検証結果に対する総評❸オルソ画像出力
DXFエクスポート単位「m」、画像スケール「0.006m/ピクセル」の出力設定を行ったところ、3分で処理は終了した。体感的な比較ではあるが、一般的今回の検証結果における評価のポイントとなるのは、データ出力におけるスループットの大幅な改善だ。

なハイエンドワークステーションと比べて、20〜30％の性能向上を実現し今回の検証では一般的なLGSX、Recapのみについてデータ出力を行っていると思われる。オルソ画像出力は、もともとそこまで大きな負荷のかたが、実際の土木・建築業界の現場では、PTS（点群）、LAS（点群）、PTG（器かる処理ではないが、オルソ画像化したい場所ごとに出力を行うため、数械点）、PTX、ES7など、多岐にわたる形式でデータ出力を行う。出力する形分の処理時間短縮でも繰り返し作業全体で考えれば大きな効率向上につ式の数が増えるほど、処理時間が掛け算で増えていくだけに、データ出力ながる。のスループット改善は業務の生産性向上に直結するのである。
仮にコア数やスレッド数の低いエントリーレベルやミッドレンジのワークステーションを利用し、今回の検証と同様の3Dスキャンの一連の作業を行った場合どうなるだろうか。倍以上の処理時間を要するのは確実で、途中でダウンしてしまう可能性も非常に高い。

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まとめ

実際、データ出力（LGSX、Recap）の処理中にハードウェアリソースの利用状況をモニタリングしたところ、CPUがピーク性能に張り付いた状態で長時間にわたって稼働し続けていた。

冒頭で述べたとおり土木・建築業界では今後、建造物や建物、土地な当然のことながら、この過程ではCPUから膨大な熱が発生することになどの対象物を3Dスキャンすることで点群データを収集し、図面化するといる。十分な冷却機構を備えていないワークステーションでは筐体内に熱がう案件が、ますます拡大・増大していくと予想される。加えて、製造業におこもり、ダメージや故障を防ぐため、サーマルスロットリング機能を自動的いても工場などに設置する機械の設置計画や搬入計画を検討する際に、に働かせて意図的に性能を下げてしまう。処理が長引くほど性能が低下し工場の点群データを活用する動きもみられる。
これからは、3Dスキャンのていく、もしくは完全にダウンするといった悪循環に陥ってしまうのだ。
これに対して卓越した冷却機能を備えたLenovo ThinkStation P8は、CPUの性能を最大限に活用しつつ、長時間にわたって安定した稼働を続けたのである。

活用により、設計に使用する3D CADデータと現実の構造物がリンクした
デジタルツイン環境の構築もより身近なものになっていくだろう。
そうした中で常に問われるのは、膨大なデータ処理や3Dデータの編集作業をいかに正確かつ効率的に実施するかである。
これができてはじめ加えてLenovo ThinkStation P8に搭載された冷却ファンは静音性にも優れており、快適な作業環境を維持することができた。て、限られた人材を有効活用しつつ、デジタルツインや3Dデータ活用を実業務の効率化や品質向上へつなげ、競争力の向上や企業価値の向上が可能となる。
そのためにも3Dスキャンの一連の作業工程において、ワークステーションの活用は必須となる。今回の検証に用いたLenovo ThinkStation P8をはじめ、性能と信頼性に優れたレノボのワークステーションは、そこでの有力な選択肢となるだろう。

今 回 の 検 証で 行った 3 Dスキャンのデ ータ（ 6 6スキャン、5 . 3 億 点 、85.6GB）は実際の建築・土木の工事でのスキャンと比較すると小規模なサイズである。実業務では数百スキャン、何百億点という点群データを扱うことも珍しくない。
より大規模なデータを複数形式で書き出すともなれば、1回の出力で1日がかりの処理になる場合もあるだろう。
このように、3Dスキャン、点群データを扱う業務では膨大なデータの処理が必要となり、処理の高速化と機材トラブルが起きない安定性が非常に重要だ。
これから3Dスキャンを業務に取り入れていく企業や活用の幅を広げていこうとする企業は、コア数やスレッド数、メモリといったスペックに加え、冷却性能や堅牢性、処理の安定性に優れたThinkStation P8のようなハイスペックワークステーションをぜひ検討してほしい。

・AMD Ryzen Threadripper PRO 7000 WXシリーズ プロセッサー搭載
・Windows 11 Pro 64bit 搭載可能
・NVIDIA RTX 6000 Ada世代のGPUを最大3枚まで搭載可能
・最大1TBのDDR5-4800MHz RDIMM ECCメモリを搭載可能
・ISV認定、マルチスレッドでワークロードを高速処理
・アストンマーティンと共同開発した先進の筐体と熱設計

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