Lựa chọn phần mềm để xây dựng mô hình 3D từ ảnh của các công trình kiến trúc

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 127 
LỰA CHỌN PHẦN MỀM ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D TỪ ẢNH 
CỦA CÁC CÔNG TRÌNH KIẾN TRÚC 
AN SELECTION OF APPLICATION OF PHOTO-MODELING SOFTWARE: 
MODELING ARCHITECTURAL BUILDING 
Võ Thị Vỹ Phương 
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng; vtvphuong@ute.udn.vn 
Tóm tắt - Ứng dụng kỹ thuật xây dựng mô hình ba chiều từ ảnh của 
vật thể đã được thực hiện ở các quốc gia phát triển trong vài năm 
gần đây. Hiệu quả của công nghệ này đối với các ngành nghiên cứu 
khác là một tiềm năng lớn chưa được khai thác hết. Nghiên cứu này 
nhằm mục đích áp dụng công nghệ mới trong việc xây dựng mô hình 
3D của các công trình kiến trúc. Bằng các thử nghiệm với nhiều phần 
mềm khác nhau, tác giả muốn đánh giá khả năng, tính hiệu quả của 
các phần mềm, từ đó có cơ sở để lựa chọn phần mềm phù hợp nhất 
có thể thực hiện tốt nhiệm vụ xây dựng mô hình ba chiều của các 
công trình xây dựng cũng như không gian kiến trúc. Các phần mềm 
Recap 360 của Autodesk, Photoscan của Agisof và 3DF Zephyr của 
3DFlow đã được lựa chọn để thử nghiệm và đánh giá. Kết quả cho 
thấy, phần mềm Photoscan là một công cụ hữu hiệu cho việc xây 
dựng mô hình các công trình và không gian kiến trúc. 
Abstract - Application of three-dimensional modeling techniques 
from images of object has been practised in developed countries 
for several years. The effectiveness of this technology for other 
reseaches is a great potential untapped. This research aims to 
apply new technology to building 3D models of architectural 
constructions. By experimenting with various softwares, the author 
wants to evaluate the ability, the effectiveness of the softwares so 
that we have the basis for selecting the optimal software which can 
well build the 3D model of constructions as well as architectural 
space. Autodesk's Recap 360 software, Agisof's Photoscan, and 
3DFlow's 3DF Zephyr have been selected for testing and 
evaluation. The results show that Agisof's Photoscan software is 
an effective tool for modeling building of constructions and 
architectural space. 
Từ khóa - dựng mô hình 3D từ ảnh; mô hình 3D; Recap 360; 
Photoscan; 3DF Zephyr; RealityCapture. 
Key words - Photo-modeling; 3D model; Recap 360; Photoscan; 
3DF Zephyr; RealityCapture. 
1. Đặt vấn đề 
Việc xây dựng mô hình 3D từ ảnh cho phép dựng mô 
hình của đối tượng có sẵn nhanh chóng và dễ dàng, vì vậy 
nó thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong những 
năm gần đây. Công nghệ này đã được sử dụng trong vài 
năm gần đây ở các nước phát triển để phục vụ cho việc xây 
dựng mô hình các vật thể, chi tiết kiến trúc. Trong nghiên 
cứu “l’Utilisation de la photomodélisation pour obtenir les 
modes d’une structure” kỹ thuật xây dựng mô hình từ ảnh 
được sử dụng để dựng mô hình cấu kiện xây dựng từ đó nó 
hỗ trợ việc tính toán các trạng thái bị phá hoại của kết cấu 
[1]. Hay trong một nghiên cứu về Kiến trúc cổ, các chi tiết 
trang trí của Kiến trúc Gothic ở vùng Sardinia – Italia đã 
được mô hình hóa từ ảnh để phục vụ công tác nghiên cứu 
[2]. Varcity [3] là một minh chứng nổi bật cho việc ứng 
dụng của kỹ thuật mô hình hóa từ ảnh kỹ thuật số, mô hình 
thành phố đã được thực hiện trong phòng nghiên cứu ETH 
Zurich-Thụy Sĩ. Đây là một dự án nghiên cứu kéo dài của 
Hội đồng Châu Âu, kết quả thu được là video mô hình của 
toàn bộ thành phố, nhờ mô hình dữ liệu này mà việc nghiên 
cứu về hệ thống giao thông, năng lượng, cảnh báo thiên tai, 
quy hoạch đô thị, hướng dẫn du lịch trở nên dễ dàng hơn. 
Việc ứng dụng và phổ biến công nghệ mới này vào thực 
tiễn tại Việt Nam là việc làm rất cần thiết và cần thực hiện 
nhanh chóng. Trong bài viết này, các công trình kiến trúc 
quy mô nhỏ sẽ được mô hình hóa bằng các phần mềm khác 
nhau, kết quả so sánh các mô hình sẽ là cơ sở để lựa chọn 
phần mềm thích hợp cho việc xây dựng mô hình các công 
trình kiến trúc lớn hơn, các công trình cổ và di tích lịch sử. 
2. Khuôn khổ lý thuyết và phương pháp thực hiện 
2.1. Khuôn khổ lý thuyết 
Để nghiên cứu về công cụ Xây dựng mô hình/Mô hình 
hóa từ ảnh kỹ thuật số/Photo-modeling cần làm rõ khái 
niệm và cách thức hoạt động của công cụ này. 
“Mô hình hóa từ ảnh kỹ thuật số” là phương pháp xây 
dựng mô hình 3D của vật thể từ hình ảnh chụp 2D của 
chính vật thể đó. Dữ liệu đầu vào của quá trình mô hình 
hóa này là dữ liệu hình ảnh được thu thập từ máy ảnh kỹ 
thuật số, chủ yếu dưới các định dạng: jpj, jpeg. Ngoài ra 
các định dạng tif, tiff, png, bmp, tga, ppm, dng cũng có thể 
được sử dụng. Các dữ liệu này sẽ được nhập vào và xử lý 
bởi các phần mềm chuyên dụng. Các mô hình 3D được 
trích xuất sau đó cần được kiểm tra và có thể được sửa lỗi 
bằng các phần mềm dựng 3D như 3DS Max, Sketchup. 
Ảnh hoặc video có thể được quay chụp dễ dàng từ nhiều 
thiết bị khác nhau như điện thoại, máy ảnh, thiết bị bay. 
Các phần mềm khuyên dùng ảnh chụp thay vì video để tăng 
chất lượng hình ảnh. Máy ảnh được di chuyển quanh đối 
tượng để chụp ảnh, các ảnh này được chụp tuần tự với 
khoảng cách chồng lên nhau tối thiểu 50%-60%. Đối với 
phần mềm hỗ trợ đọc video thì các video này sẽ được phần 
mềm tự động xuất ảnh trước khi xử lý [4]. 
Quá trình thu thập dữ liệu ảnh ngoài trời cần đảm bảo: 
độ phân giải của ảnh lớn, ảnh công trình được thu thập 
trong điều kiện thời tiết thuận lợi. Trời mù, có mây được 
đánh giá là hiệu quả cho việc thu thập dữ liệu ảnh, lúc này 
các ảnh đảm bảo không bị chói nắng hay quá thiếu sáng. 
Các dữ liệu ảnh của các công trình sau khi thu thập được 
các phần mềm xử lý cho ra các kết quả là các mô hình 3D 
và ảnh dưới nhiều định dạng để tiếp tục được xử lý với các 
phần mềm khác. Sản phẩm cũng có thể được chia sẻ và 
xem trên các trang web chuyên dùng [4]. 
Nguyên tắc làm việc chung của các phần mềm: 
- Sắp xếp các ảnh đúng vị trí góc chụp; 
128 Võ Thị Vỹ Phương 
- Xây dựng đám mây điểm (Pointcloud) từ ảnh; 
- Xây dựng mô hình 3D (Mesh) cùng vật liệu (Textures). 
Sản phẩm được tạo ra sau quá trình xử lý ảnh bao gồm: 
Đám mây điểm (Pointcloud) và Mô hình 3D (Mesh). 
2.2. Phương pháp thực hiện 
Để lựa chọn được phần mềm thích hợp nhất cho nhiệm 
vụ xây dựng mô hình 3D từ ảnh của các công trình cần tiến 
hành các bước: xây dựng mô hình 3D của các công trình 
bởi các phần mềm khác nhau; phân tích, so sánh các mô 
hình thu được từ các phần mềm; và trên cơ sở các phân 
tích, so sánh chọn ra phần mềm phù hợp nhất. 
3. Quá trình thực hiện và kết quả 
3.1. Lựa chọn các phần mềm sử dụng 
Hiện nay có nhiều phần mềm hỗ trợ việc dựng mô hình 3D 
từ ảnh như: Recap 360 của Autodesk, Photoscan của Agisoft 
(Nga), 3DF Zephyr của 3DFlow (Italia), RealityCapture. 
Các phần mềm này có các thuật toán làm việc khác 
nhau, vì vậy cấu hình máy tính yêu cầu cũng khác nhau. Đa 
số các phần mềm yêu cầu máy tính có cấu hình cao để có 
thể xử lý dữ liệu ảnh và trích xuất được mô hình. Trong đó, 
phần mềm Recap 360 chạy trên mạng lưới điện toán đám 
mây vì vậy đòi hỏi máy tính cần nối mạng liên tục và ổn 
định. Phần mềm Photoscan và 3DF Zephyr là các phần 
mềm hoạt động dựa vào cấu hình của máy tính, vì vậy máy 
tính cần có tốc độ xử lý cao trên Ram, Memory Riêng 
RealityCapture ngoài yêu cầu cấu hình máy tính với bộ nhớ 
tối thiểu 8GB phải cần thêm card đồ họa NVIDIA Cuda 
2.0+GPU với bộ nhớ tối thiểu 1000MB. 
Trong giới hạn của nghiên cứu này, với máy tính có cấu 
hình 12288MB Ram có bộ vi xử lý Intel® Core ™ i7 CPU 
930 @ 2.8Ghz (8CPUs) và hệ điều hành Window 10 
Professionel 64 bits, chỉ 3 phần mềm có thể được khảo sát 
là: Recap 360, Photoscan và 3DF Zephyr. 
3.2. Lựa chọn công trình để mô hình hóa 
Bảy công trình được chọn có quy mô từ nhỏ đến lớn, 
với chất liệu bề mặt khác nhau lựa chọn cho để khảo sát 
quá trình dựng mô hình 3D của các phần mềm (Bảng 1). 
Các công trình chia làm 4 nhóm: 
Nhóm 1: Công trình kiến trúc nhỏ: 1 công trình; 
Nhóm 2: Nội thất công trình: 2 công trình; 
Nhóm 3: Mảng tường của không gian mở: 2 công trình; 
Nhóm 4: Mảng tường của không gian kín: 2 công trình. 
Bảng 1. Đặc điểm của các công trình được chọn để mô hình hóa 
Tên mô 
hình 
Tên công 
trình 
Đặc điểm công trình 
Diện 
tích 
Mô 
hình 1 
Căn nhà 
Bleu 
Công trình màu xanh dương có hình 
dạng phi kết cấu, chất liệu gồm nhựa, 
kính, thép. 
30 
m2 
Mô 
hình 2 
Phòng 
khách 
Là căn phòng nhỏ có 2 mặt là mảng 
kính với nhiều đồ vật, chi tiết có màu 
sắc vật liệu khác nhau 
20 
m2 
Mô 
hình 3 
Nội thất 
tháp chuông 
Là căn phòng bát giác với các ô cửa 
kính, mái vòm bằng kết cấu gỗ 
60 
m2 
Mô 
hình 4 
Bức tường 
tại bến xe 
điện 
Là mảng tường đá cũ với nhiều dây 
leo bám trên thành, sau bức tường là 
hàng cây và nhà cửa 
150 
m2 
Mô 
hình 5 
Sân khấu 
ngoài trời 
Là sân khấu lớn, được tạo thành bởi 
các mảng tường gạch cũ, tháp và 
cổng bằng gỗ, nền đất 
400 
m2 
Mô 
hình 6 
Sân trong 
nhỏ 
Là sân trong của công trình nhà tù, được 
tạo bởi các bức tường cũ,trên tường là 
nhiều bức tranh theo trường phái 
Graffiti, cửa sổ kính, tường ốp gạch men 
50 
m2 
Mô 
hình 7 
Sân trong 
lớn 
Là sân trong với diện tích lớn có cấu trúc 
phức tạp được tạo bởi các mảng tường cũ 
bị rêu mốc, các bức tranh theo phái 
Graffiti, cửa sổ kính, tường ốp gạch men. 
200 
m2 
3.3. Kết quả mô hình hóa 
 Mô hình 1: Căn nhà Bleu 
Recap 360 
Số ảnh: 125/125 
Vertices: 200 105 
Faces: 350 879 
Photoscan 
Số ảnh: 125/125 
Points: 10 617 633 
Vertices: 357 451 
Faces: 707 841 
3DF Zephyr 
Số ảnh: 125/125 
Points: 3 207 372 
Vertices: 442 546 
Faces: 731 610 
Hình 1. Mô hình căn nhà Bleu và các thông số kỹ thuật 
 Mô hình 2: Phòng khách 
Recap 360 
Số ảnh: 127/127 
Vertices: 1 717 731 
Faces: 3 116 655 
Photoscan 
Số ảnh: 127/127 
Points: 4 842 382 
Vertices: 156 248 
Faces: 304 617 
3DF Zephyr 
Số ảnh: 67/127 
Points: 1 816 270 
Vertices: 243 273 
Faces: 731 610 
Hình 2. Mô hình phòng khách và các thông số kỹ thuật 
 Mô hình 3: Nội thất tháp chuông 
Recap 360 
Số ảnh: 58/58 
Vertices: 60 949 
Faces: 102 912 
Photoscan 
Số ảnh: 58/58 
Points: 23 049 608 
Vertices: 15 346 
Faces: 30 000 
3DF Zephyr 
Số ảnh: 12/58 
Points: 345 978 
Vertices: 118 413 
Faces: 198 550 
Hình 3. Mô hình tháp chuông và các thông số kỹ thuật 
 Mô hình 4: Bức tường tại bến xe điện 
Recap 360 
Số ảnh: 83/83 
Vertices: 321722 
Faces: 544 094 
Photoscan 
Số ảnh: 83/83 
Points:5 330 391 
Vertices:355356 
Faces:179 528 
3DF Zephyr 
Số ảnh: 83/83 
Points: 953 547 
Vertices: 292811 
Faces: 479 410 
Hình 4. Mô hình Bức tường tại bến xe điện và các thông số kỹ thuật 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 129 
 Mô hình 5: Sân khấu ngoài trời 
Recap 360 
Số ảnh:101/102 
Vertices:189 370 
Faces: 331 699 
Photoscan 
Số ảnh: 102/102 
Points: 7 713 420 
Vertices: 776 950 
Faces:1 542 682 
3DF Zephyr 
Số ảnh: 91/102 
Points: 1 039 117 
Vertices: 446 265 
Faces:763 874 
Hình 5. Mô hình Sân khấu ngoài trời và các thông số kỹ thuật 
 Mô hình 6: Sân trong nhỏ 
Recap 360 
Số ảnh:48/48 
Vertices:239 617 
Faces:438 933 
Photoscan 
Số ảnh:48/48 
Points:9 160 696 
Vertices:310 681 
Faces: 610 711 
3DF Zephyr 
Số ảnh:48/48 
Points: 1 337 515 
Vertices:233 309 
Faces: 412 918 
Hình 6. Mô hình Sân trong nhỏ và các thông số kỹ thuật 
 Mô hình 7: Sân trong lớn 
Recap 360 
Số ảnh: 241/241 
Vertices:123 154 
Faces: 217 862 
Photoscan 
Số ảnh: 241/241 
Points:19061375 
Vertices:646 370 
Faces:1 270 758 
3DF Zephyr 
Số ảnh: 226/241 
Points: 1 337 515 
Vertices:1150806 
Faces: 1 900 682 
Hình 7. Mô hình Sân trong lớn và các thông số kỹ thuật 
4. Phân tích và so sánh các mô hình thu được 
4.1. So sánh khả năng dựng hình của các phần mềm 
Khả năng dựng hình của phần mềm được đánh giá theo 
2 giá trị: định tính và định lượng. Cụ thể: Thông qua đánh 
giá trực quan các mô hình, định lượng số lượng dữ liệu ảnh 
được xử lý và số lượng điểm ảnh thu được từ mô hình. 
4.1.1. Xét giá trị định tính 
Chỉ số định tính ở đây là việc quan sát trực tiếp mô hình 
được dựng bởi các phần mềm và nó được xem là một yếu 
tố quan trọng đánh giá các hình dạng (Form) của mô hình. 
Đối với các vật thể đơn giản (Nhóm 1 và 3) có thể thấy 
rằng các phần mềm làm việc tương đối tốt. Tuy nhiên, với 
các đối tượng phức tạp hơn (Nhóm 2 và 4), có sự phân hóa 
rõ ràng giữa các phần mềm. 
Thuật toán của Photoscan cho phép phần mềm này định 
vị được vị trí không gian của các điểm trong không gian 
thông qua tọa độ điểm trên ảnh. Có thể thấy, sự vượt trội 
của phần mềm Photoscan khi dựng các mô hình không gian 
kín như: Phòng khách, Nội thất tháp chuông, Sân trong 
nhỏ, Sân trong lớn. Cùng với dữ liệu ảnh giống nhau, 
nhưng phần mềm Recap360 chỉ dựng được một mảng 
tường công trình. Trong khi đó, phần mềm 3DF Zephyr tuy 
dựng được khối lượng lớn hơn so với phần mềm Recap360 
nhưng vẫn không đầy đủ và ở mô hình Sân trong lớn phần 
mềm này đã nhầm lẫn trong việc xác định các vị trí điểm 
ảnh dẫn đến sự sai lệch lớn so với công trình ban đầu. 
Qua xem xét các mô hình các công trình được tạo ra có 
thể thấy, phần mềm Photoscan đã xử lý ảnh và cho ra công 
trình lồi lõm đúng như thực tế. Phần 3DF Zephyr chỉ có thể 
tái tạo lại các thành phần của một công trình đơn giản. Riêng 
phần mềm Recap 360 việc xây dựng mô hình 3 chiều của 
không gian tạo bởi các công trình hầu như không thành công, 
phần mềm này khá hạn chế trong việc định vị điểm trong 
ảnh, nhất là các ảnh được thu khi điểm nhìn cố định. 
Bảng 2. Bảng đánh giá chất lượng mô hình của 3 phần mềm 
Phần mềm 
Mô 
hình 1 
Mô 
hình 2 
Mô 
hình 3 
Mô 
hình 4 
Mô 
hình 5 
Mô 
hình 6 
Mô 
hình 7 
Recap360 + ++ + + +++ + + 
3DF Zephyr ++ ++ + ++ ++ ++ ++ 
Photoscan +++ +++ +++ +++ + +++ +++ 
Bảng 2 được lập ra nhằm mục đích đánh giá tổng quan 
mô hình mà các phần mềm đã xây dựng được bằng phương 
pháp trực quan, trong đa số các trường hợp phần mềm 
Photoscan đã làm việc tốt hơn. Các tiêu chí được xem xét 
là: Hình dáng, chất liệu và màu sắc của mô hình so với công 
trình thực tế. Thang đo được cho điểm từ + đến +++ theo 
mức độ tăng dần của chất lượng mô hình được trích xuất. 
4.1.2. Xét giá trị định lượng 
 Xét giá trị số lượng ảnh dữ liệu được xử lý 
Bảng 3. Số lượng ảnh được xử lý trên tổng số ảnh nhập vào 
STT Mô hình Recap360 Photoscan 3DF Zephyr 
1 Mô hình 1 125/125 125/125 125/125 
2 Mô hình 2 127/127 127/127 67/127 
3 Mô hình 3 58/58 58/58 12/58 
4 Mô hình 4 83/83 83/83 83/83 
5 Mô hình 5 101/102 102/102 91/102 
6 Mô hình 6 48/48 48/48 48/48 
7 Mô hình 7 241/241 241/241 226/241 
Bảng 3, thống kê số lượng ảnh được xử lý bởi các phần 
mềm và số lượng ảnh nhập vào. Qua đó có thể thấy, cùng 
dữ liệu nhập vào như nhau nhưng thuật toán của các phần 
130 Võ Thị Vỹ Phương 
mềm là khác nhau, số lượng ảnh được xử lý thể hiện phạm 
vi xử lý dữ liệu của các phần mềm. Tùy vào vị trí trong 
không gian mà chất liệu và màu sắc của các mặt, các phần 
của vật thể tiếp nhận và phát ra cường độ ánh sáng khác 
nhau, do đó chất lượng các ảnh thu được cũng khác nhau. 
Các dữ liệu ảnh được sử dụng tối đa, đồng nghĩa với 
việc các điểm ảnh được tạo ra nhiều hơn. Các điểm ảnh tại 
các vị trí chất lượng ảnh kém được sử dụng đồng nghĩa với 
việc hình dạng của vật thể được xây dựng đầy đủ hơn. Bảng 
thống kê này chỉ ra rằng: Photoscan là phần mềm có phạm 
vi xử lý dữ liệu tốt nhất, tất cả các dữ liệu ảnh đều được xử 
lý để tạo ra điểm ảnh. Trong khi đó, phần mềm 3DF Zephyr 
là có phạm vi xử lý dữ liệu thấp nhất. 
 Xét giá trị số lượng điểm ảnh thu được từ các mô hình 
Khi xem xét về giá trị này tác giả nhận thấy, các phần 
mềm thống kê dữ liệu về mô hình không giống nhau. Để 
có thể so sánh được giá trị điểm ảnh tác giả đã phân ra 2 
kiểu so sánh: 1) so sánh giá trị điểm (Vertices) và mặt 
(Faces) của các phần mềm và 2) so sánh giá trị điểm 
(Points) của 2 phần mềm 3DF Zephyr và Photoscan. Ở đây 
cần hiểu, giá trị điểm được phân làm 2 loại là Points và 
Vertices, trong đó Point là điểm tự do còn Vertices là điểm 
tạo ra bởi sự giao nhau giữa các mặt. 
- Kiểu 1: So sánh giá trị điểm (Vertices) và mặt (Faces) 
của các phần mềm. Bảng 4 và 5 thống kê các giá trị điểm 
và mặt tạo ra trong 7 mô hình được xây dựng. 
Bảng 4. Bảng thống kê giá trị điểm (Vertices) trên các mô hình 
STT Tên mô hình Recap360 3DF Zephyr Photoscan 
1 Mô hình 1 200 105 442 546 357 451 
2 Mô hình 2 1 717 731 243 273 156 248 
3 Mô hình 3 60 949 118 413 15 346 
4 Mô hình 4 321 722 292 811 355 356 
5 Mô hình 5 189 370 446 265 776 950 
6 Mô hình 6 239 617 233 309 310 681 
7 Mô hình 7 123 154 1 150 806 646 370 
Bảng 5. Bảng thống kê giá trị mặt (Faces) trên các mô hình 
STT Tên mô hình Recap360 3DF Zephyr Photoscan 
1 Mô hình 1 350 879 731 610 707 841 
2 Mô hình 2 3 116 655 319 326 304 617 
3 Mô hình 3 102 912 198 550 30 000 
4 Mô hình 4 544 094 479 410 179 528 
5 Mô hình 5 331 699 763 874 1 542 682 
6 Mô hình 6 438 933 412 918 610 711 
7 Mô hình 7 217 862 1 900 682 1 270 758 
Sau khi xem xét các giá trị điểm và mặt thu được từ các 
mô hình và đối chiếu chúng với các giá trị tương ứng về chất 
lượng mô hình theo phương pháp trực quan trong Bảng 2, 
tác giả nhận thấy, các chỉ số trên không phản ánh chính xác 
chất lượng của mô hình, không có quy luật về mối quan hệ 
giữa các giá trị và chất lượng mô hình được rút ra. Ví dụ ở 
mô Hình 2 giá trị điểm và mặt của Recap360 là lớn nhất, 
nhưng trên thực tế Recap360 đã dựng sai hình dáng của vật 
thể. Ở mô Hình 7 cũng tương tự giá trị điểm và mặt của 3DF 
Zephyr là lớn nhất, tuy nhiên mô hình của phần mềm này 
cũng sai lệch lớn so với công trình ban đầu. Ngược lại, mô 
hình số của Photoscan được đánh giá tốt nhất về mặt trực 
quan nhưng các giá trị điểm và mặt được thống kê rất thấp. 
Như vậy, trong phép so sánh này có thể kết luận rằng, 
các giá trị điểm (Vertices) và mặt (Faces) mà các phần mềm 
thống kê được trong từng mô hình chỉ có giá trị đối với 
từng phần mềm riêng lẻ, chúng không có giá trị trong các 
phép so sánh chéo giữa các phần mềm. 
- Kiểu 2: so sánh giá trị điểm (Points) của 2 phần mềm 
3DF Zephyr và Photoscan. Phép so sánh này không áp 
dụng được cho phần mềm Recap360 bởi phần mềm này 
không có thuật toán để thống kê giá trị này. 
Bảng 6. Bảng thống kê giá trị điểm (Points) trên các mô hình 
STT Tên mô hình 3DF Zephyr Photoscan 
1 Mô hình 1 3 207 372 10 617 633 
2 Mô hình 2 1 816 270 4 842 382 
3 Mô hình 3 3 679 013 23 049 608 
4 Mô hình 4 953 547 5 330 391 
5 Mô hình 5 1 039 117 7 713 420 
6 Mô hình 6 2 795 672 9 160 696 
7 Mô hình 7 1 337 515 19 061 375 
Sau khi xem xét Bảng 6 và mô hình tạo ra của 2 phần 
mềm có thể đưa ra được các nhận xét sau: 
+ Số lượng điểm (Points) được tạo bởi Photoscan luôn 
lớn hơn vượt trội so với phần mềm còn lại. Ví dụ: trong mô 
hình Phòng khách, Photoscan tạo ra 4842382 điểm trong khi 
3DF Zephyr chỉ tạo ra 1816270 điểm. Ở mô hình Sân trong 
lớn, Photoscan tạo ra được 19061375 điểm ảnh lớn hơn rất 
nhiều lần con số 1337515 điểm ảnh mà phần mềm 3DF 
Zephyr tạo ra. Do đó, kết luận rằng, quá trình xây dựng đám 
mây điểm (Pointcloud) của Photoscan rất hiệu quả nó có thể 
tạo ra số điểm ảnh rất lớn từ dữ liệu ảnh đầu vào. 
+ Số lượng điểm (Points) và khối lượng mô hình tạo ra 
có mối liên hệ với nhau, cụ thể: số lượng điểm càng lớn thì 
khối lượng mô hình được xây dựng càng nhiều. 
+ Khi xem xét các giá trị điểm (Points) và đối chiếu 
chúng với các giá trị tương ứng về chất lượng mô hình theo 
phương pháp trực quan trong Bảng 2, có thể rút ra được giá 
trị điểm (Points) có sự tương đồng khá cao với chất lượng 
mô hình. Cụ thể, phần mềm Photoscan tạo ra số lượng điểm 
lớn hơn trong cả 7 trường hợp và xét theo Bảng 1 thì mô 
hình của phần mềm này cũng dẫn đầu trong 6/7 trường hợp. 
Như vậy, trong giới hạn của so sánh này thì giá trị điểm 
(Points) là giá trị có độ tin cậy khá cao, có thể dùng để làm 
giá trị hỗ trợ khi so sánh chất lượng và hiệu quả của các 
phần mềm khi xây dựng mô hình 3D từ ảnh. 
4.2. So sánh về vật liệu (Textures) của mô hình 
Dễ thấy các phần mềm hầu như làm tốt phần mềm việc 
dán vật liệu lên các phần của vật thể. Trong đó, các chất 
liệu thô nhám như tường, đá, gạch, ngói, vải cây xanh 
được các phần mềm thể hiện tốt màu sắc, hình dạng, ví dụ 
tại hình 8 (ảnh thật và ảnh từ mô hình). 
Qua xem xét mô hình của các công trình có sử dụng vật 
liệu Kim loại (mô hình Căn nhà Bleu, Bức tường tại bến xe 
điện) có thể thấy: các vật thể bằng kim loại được Photoscan 
dựng khá tốt trong khi mô hình của Recap360 phần màu 
sắc của vật thể kim loại bị nhòa và ghép nhầm màu sắc của 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 131 
vật thể này lên vật thể khác, 3DF Zephyr dựng được các 
vật thể Kim loại nhưng không đầy đủ và hoàn thiện. 
Hình 8. Vật liệu được thể hiện tốt trên mô hình Bức tường 
tại bến xe điện (mô hình của phần mềm Photoscan) 
Đối với các vật thể, đối tượng bằng vật liệu kính các 
phần mềm đã không làm tốt việc ốp màu sắc, chất liệu lên 
bề mặt. Có thể lý giải là do chất liệu này có tính phản quang 
lớn, độ trong suốt cao từ đó dẫn đến việc xác định điểm ảnh 
khó khăn kéo theo việc ghép màu sắc không thành công. 
4.3. So sánh quá trình xây dựng mô hình 
Tổng kết việc xây dựng mô hình cho 7 công trình bởi 3 
phần mềm, thu được các đánh giá như sau: 
- Đối với phần mềm Recap 360, các bước xây dựng mô 
hình được triển khai trên mạng không gian vì thế không thể 
tác động được vào quá trình này. 
- Đối với phần mềm Photoscan, sau khi phần mềm xây 
dựng đám mây điểm (Pointcloud) có thể hiệu chỉnh các 
thông số để làm dày đám mây điểm, quá trình này quyết 
định đến chất lượng mô hình (Mesh) sau khi trích xuất. Tùy 
theo các thông số được hiệu chỉnh mà quá trình xây dựng 
mô hình sẽ nhanh hay chậm. Với máy tính sử dụng trong 
nghiên cứu này, trích xuất mô hình (200m2) với chỉ số làm 
dày điểm trung bình (medium) mất hơn 20 giờ để thực hiện. 
- Đối với phần mềm 3DF Zephyr, quá trình cài đặt các 
thông số kỹ thuật nằm ở giai đoạn đầu tiên và khá phức tạp 
khi thực hiện. Các chỉ số cần thiết lập là khá nhiều, các chỉ 
số này tương ứng với các quy trình trích xuất mô hình khác 
nhau. Do đó cùng với 1 dữ liệu ảnh như nhau, phần mềm 
này có thể trích xuất ra nhiều mô hình với hình dạng khác 
nhau. Điều cần lưu ý đối với phần mềm này là cần xác định 
các thông số kỹ thuật để phần mềm xây dựng được mô hình 
đúng với thực tế nhất, điều này đòi hỏi nhiều kinh nghiệm 
và phải thực hiện rất nhiều lần cho cùng một đối tượng. 
Tóm lại, đối với phần mềm Recap 360 quá trình mô 
hình hóa tuy đơn giản nhưng vì không thể can thiệp vào 
quá trình này nên cũng không thể giám sát hay điều chỉnh 
các thông số kỹ thuật để tăng chất lượng của mô hình. Đối 
với phần mềm Photoscan và 3DF Zephyr quá trình mô hình 
hóa có thể được điều chỉnh nhanh, chậm, chất lượng cao 
hay thấp cho phù hợp với điều kiện của máy tính được sử 
dụng. Các thông số kỹ thuật được thiết lập tốt có thể tạo ra 
mô hình có chất lượng tốt nhất. 
4.4. Kết quả nghiên cứu 
Sau khi xem xét các tiêu chí so sánh và đánh giá gồm 
có: Khả năng dựng hình, Vật liệu của mô hình, Quá trình 
xây dựng mô hình. Có thể đưa ra các nhận xét sau: 
- Theo đánh giá định tính bằng phương pháp trực quan 
thì phần mềm Photoscan là phần mềm xây dựng mô hình 
tốt nhất trong 3 phần mềm nghiên cứu. 
- Theo đánh giá định lượng thì các giá trị điểm (Vertices) 
và mặt (Faces) không đủ tin cậy trong các phép so sánh chất 
lượng mô hình giữa các phần mềm. Trong khi đó, giá trị 
điểm (Points) được xem là có khả năng hỗ trợ việc so sánh 
chất lượng các mô hình. Từ đó nhận thấy, phần mềm 
Photoscan luôn tạo ra được đám mây điểm với mật độ lớn 
hơn và khối lượng mô hình xây dựng được cũng lớn hơn. 
- Các phần mềm làm tốt việc dán vật liệu cho các mô 
hình, trừ một số vật liệu có độ phản quang lớn như kính. 
- Quá trình xây dựng mô hình của phần mềm Photoscan 
là hợp lý nhất, vừa có thể can thiệp vào quá trình thực hiện 
của phần mềm, đồng thời quá trình này cũng không quá 
phức tạp và đòi hỏi phải thực hiện nhiều lần. 
Như vậy, trong phạm vi nghiên cứu 3 phần mềm 
Recap360, 3DF Zephyr và Photoscan để chọn ra phần mềm 
phù hợp nhất cho nhiệm vụ xây dựng mô hình 3D từ ảnh 
2D, có thể chọn ra được phần mềm phù hợp là phần mềm 
Photoscan của hãng Agisof – Nga. 
5. Kết luận 
Dựa vào kết quả nghiên cứu thực nghiệm này, tác giả 
kết luận rằng: cho đến thời điểm hiện tại trong phạm vi 3 
phần mềm được nghiên cứu thì phần mềm Photoscan của 
Agisof là phần mềm phù hợp nhất để mô hình hóa các công 
trình kiến trúc từ ảnh 2D của công trình. Phần mềm này 
cho phép, xây dựng được đám mây điểm (Pointclouds) rất 
dày đặc từ đó khối lượng vật thể được xây dựng cũng lớn 
hơn so với các phần mềm còn lại. Thuật toán xử lý dữ liệu 
của phần mềm Photoscan cũng nổi trội trong việc định vị 
các điểm trong không gian thông qua dữ liệu ảnh nhờ đó 
mà các mô hình được xây dựng đảm bảo được hình dạng, 
sự lồi lõm như trong thực tế. Thêm vào đó, quá trình thực 
hiện việc xây dựng mô hình phần mềm này rất linh động, 
dễ phù hợp với điều kiện thiết bị máy móc. 
Bên cạnh các ưu điểm của phần mềm Photoscan thì 
cũng còn nhược điểm trên các mô hình của phần mềm này 
như: chất liệu kính chưa được xây dựng tốt, phần mềm này 
thường dựng thêm những phần được cho là không thực sự 
cần thiết như mây trời. Do đó, cần thiết phải nghiên cứu 
sâu hơn về phần mềm này để khắc phục các lỗi và có thể 
tạo ra các sản phẩm là các mô hình hoàn thiện nhất. 
Nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho các nghiên cứu khác 
trong tương lai của tác giả theo hướng bảo tồn các di sản, 
di tích kiến trúc lịch sử tại Đà Nẵng cũng như các đối tượng 
cần bảo tồn khác ở Việt Nam. 
Lời cảm ơn: “Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ phát triển 
tiềm lực Khoa học Công nghệ của Trường Đại học Sư phạm Kỹ 
thuật - Đại học Đà Nẵng trong đề tài có mã số T2018-06-107”. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Richardson and Richardson, “Using Photo Modeling to Obtain the 
Modes of a Structure”, Sound and Vibration, Vol. 42, 2008, pp. 1-16 
[2] Casu and Pisu, “Photo-Modeling and Cloud Computing. Applications in 
the Survey of Late Gothic Architectural Elements”, Int. Arch. 
Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci. XL-5 W, Vol. 1, 2013, pp. 43-50. 
[3] https://varcity.ethz.ch/ 
[4]  
(BBT nhận bài: 02/10/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 22/10/2018)