ĐÁNH GIÁ CÁC NGUỒN KHỞI TẠO SFM CHO 3D GAUSSIAN SPLATTING TRONG TỔNG HỢP GÓC NHÌN MỚI TỪ ẢNH UAV CÔNG TRÌNH

Abstract

Luận văn khảo sát ảnh hưởng của nguồn khởi tạo Structure-from-Motion (SfM) đến chất lượng tổng hợp góc nhìn mới của 3D Gaussian Splatting (3DGS) trong tái tạo công trình từ ảnh UAV. Ba phương pháp SfM gồm COLMAP, VGGT và MASt3R được đưa vào cùng một quy trình 3DGS và đánh giá bằng PSNR, SSIM và LPIPS trên các ảnh kiểm tra không tham gia quá trình tối ưu. Trên bộ dữ liệu Heritage3DMtl gồm chín công trình, COLMAP đạt chất lượng kết xuất tốt nhất trong mọi phép so sánh khả dụng, với PSNR từ 17.44 đến 27.89 dB, SSIM từ 0.644 đến 0.871 và LPIPS từ 0.160 đến 0.380. Để xác định thành phần nào của dữ liệu khởi tạo tạo ra khác biệt này, luận văn thực hiện thí nghiệm factorial 2×2 giữa COLMAP và VGGT trên tám công trình, bằng cách hoán đổi độc lập nhóm thông tin camera và hệ tọa độ với đám mây điểm khởi tạo. Trên cả tám công trình, thay đổi nhóm thông tin camera và hệ tọa độ tạo ra ảnh hưởng lớn hơn so với chỉ thay đám mây điểm đối với cả PSNR, SSIM và LPIPS. Phân tích bổ sung giữa COLMAP và MASt3R cho cùng thứ tự ảnh hưởng trên sáu công trình đáp ứng điều kiện hình học, và được xem là bằng chứng bổ sung có điều kiện. Kết quả cho thấy lựa chọn nguồn khởi tạo SfM có ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng 3DGS, đồng thời chỉ ra vai trò đáng kể của thông tin camera và hệ tọa độ bên cạnh đám mây điểm khởi tạo. Kết luận này được giới hạn trong các bộ dữ liệu và cấu hình đã khảo sát, không đại diện cho một thứ hạng phương pháp phổ quát trên mọi cảnh UAV. Từ khóa: Tái tạo 3D, Ảnh UAV, Structure-from-Motion, 3D Gaussian Splatting, Tổng hợp góc nhìn mới, Khởi tạo hình học. This thesis investigates how the choice of Structure-from-Motion (SfM) initialization affects novel-view synthesis quality in 3D Gaussian Splatting (3DGS) for UAV-based building reconstruction. Three SfM methods, COLMAP, VGGT, and MASt3R, are integrated into the same 3DGS pipeline and evaluated using PSNR, SSIM, and LPIPS on test images excluded from optimization. On the Heritage3DMtl dataset comprising nine buildings, COLMAP achieves the best rendering quality in all available comparisons, with PSNR ranging from 17.44 to 27.89 dB, SSIM from 0.644 to 0.871, and LPIPS from 0.160 to 0.380. To identify which component of the initialization contributes more strongly to this difference, a 2 × 2 factorial experiment is conducted between COLMAP and VGGT on eight buildings by independently swapping the camera and coordinateframe information and the initial point cloud. Across all eight buildings, changing the camera and coordinate-frame information produces a larger measured effect than changing only the point cloud for PSNR, SSIM, and LPIPS. An additional analysis between COLMAP and MASt3R shows the same ordering of effects on six buildings that satisfy the geometric conditions required for a valid experiment, and is therefore treated as conditional supporting evidence. The results show that the choice of SfM initialization has a clear influence on 3DGS rendering quality, while also highlighting the significant role of camera and coordinate-frame information alongside the initial point cloud. These conclusions are limited to the evaluated datasets and configurations and should not be interpreted as a universal ranking of SfM methods for all UAV scenes. Keywords: 3D Reconstruction, UAV Imagery, Structure-from-Motion, 3D Gaussian Splatting, Novel-View Synthesis, Geometric Initialization.