COLMAP 3.8 のインストールと３次元再構成の実行（COLMAP 3.8 を使用）（Windows 上）

COLMAP 3.8は，画像からの3次元再構成が可能なソフトウェアである．インストールはコマンドプロンプトを管理者で実行し，コマンドを実行して行うことができる．3次元再構成の実行は，画像データの準備後，コマンドプロンプトでの所定のコマンドを実行することで可能である．GUIも使用できる．

【目次】

前準備
COLMAP 3.8 のインストールと３次元再構成の実行

COLMAP

COLMAP は 3次元再構成の機能を持ったソフトウェア．

【文献】

Johannes L. Schonberger, Jan-Michael Frahm, Structure-From-Motion Revisited, CVPR 2016, 2016

https://openaccess.thecvf.com/content_cvpr_2016/papers/Schonberger_Structure-From-Motion_Revisited_CVPR_2016_paper.pdf

【サイト内の関連ページ】

COLMAP のインストールと３次元再構成の実行（COLMAP のソースコード，vcpkgm, Visual Studio Community 2019 を使用）（Windows 上）: 別ページ »で説明

【関連する外部ページ】

Papers with Code の colmap のページ: https://paperswithcode.com/paper/structure-from-motion-revisited
COLMAP の公式ページ（公式リリース，Vocabulary tree, データセットへのリンクなど）: https://demuc.de/colmap
COLMAP の公式の説明: https://colmap.github.io
COLMAP を公開している公式ページ: https://github.com/colmap/colmap/releases
Gerrard Hall, Craham Hall, Person Hall, South Building データセット: https://colmap.github.io/datasets.html

前準備

Build Tools for Visual Studio 2022 （ビルドツール for Visual Studio 2022）または Visual Studio 2022 のインストール（Windows 上）

【インストールの判断】 Build Tools for Visual Studio は，開発ツールセットである． Visual Studio は統合開発環境であり，いくつかの種類があり，Build Tools for Visual Studioの機能を含むか連携して使用するものである．インストールは以下の基準で判断してください：

Build Tools for Visual Studio の機能のみが必要な場合
Build Tools for Visual Studio のインストールを行う．
Visual Studio の機能が必要である，あるいは，よく分からない場合
Visual Studio をインストールする．
Visual Studio 2022 をインストールする際に，「C++ によるデスクトップ開発」を選択することで， Build Tools for Visual Studio 2022 の機能も一緒にインストールされる．

不明な点がある場合は，Visual Studio 全体をインストールを行う方が良い．

Build Tools for Visual Studio 2022 のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行
次のコマンドは，Build Tools for Visual Studio 2022と VC2015 再配布可能パッケージをインストールするものである．
winget install --scope machine Microsoft.VisualStudio.2022.BuildTools winget install --scope machine Microsoft.VCRedist.2015+.x64
Build Tools for Visual Studio 2022 での C++ によるデスクトップ開発，CLI，ATL，MFC のインストール（Windows 上）
1. Visual Studio Installer の起動
  起動方法: スタートメニューの「Visual Studio Installer」を選ぶ．
2. Visual Studio Build Tools 2022 で「変更」を選ぶ．
3. 「C++ によるデスクトップ開発」をクリック．そして，画面右側の「インストール」の詳細で「v143 ビルドツール用 C++/CLI サポート（最新）」，「ATL」，「MFC」をチェックする．その後，「変更」をクリック．

Visual Studio のインストール（Windows 上）

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行
1. コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
2. インストールコマンドの実行
  winget install Microsoft.VisualStudio.2022.Community --scope machine --override "--add Microsoft.VisualStudio.Workload.NativeDesktop Microsoft.VisualStudio.ComponentGroup.NativeDesktop.Core Microsoft.VisualStudio.Component.VC.CLI.Support Microsoft.VisualStudio.Component.CoreEditor Microsoft.VisualStudio.Component.NuGet Microsoft.VisualStudio.Component.Roslyn.Compiler Microsoft.VisualStudio.Component.TextTemplating Microsoft.VisualStudio.Component.Windows.SDK.Latest Microsoft.VisualStudio.Component.VC.Tools.x86.x64 Microsoft.VisualStudio.Component.VC.ATL Microsoft.VisualStudio.Component.VC.ATLMFC" winget install Microsoft.VisualStudio.2022.Community --scope machine Microsoft.VCRedist.2015+.x64
  インストールされるコンポーネントの説明：
  - NativeDesktop：C++によるデスクトップアプリケーション開発のためのワークロード一式
  - NativeDesktop.Core：C++デスクトップ開発に必要な基本コンポーネント群
  - VC.CLI.Support：マネージドコードとネイティブコードの統合開発を可能にするC++/CLIサポート
  - CoreEditor：コード編集，デバッグ，検索などの基本機能を提供するVisual Studioのコアエディタ
  - NuGet：.NETライブラリの依存関係を管理するパッケージ管理システム
  - Windows.SDK.Latest：Windows 向けアプリケーション開発用SDK（Software Development Kit）
  - VC.Tools.x86.x64：32ビット及び64ビット向けC++コンパイラとビルドツール
  - VC.ATL：Windowsコンポーネント開発用のActive Template Library
  - VC.ATLMFC：デスクトップアプリケーション開発用のMicrosoft Foundation Class Library
  システム要件と注意事項：
  - 管理者権限でのインストールが必須
  - 必要ディスク容量：10GB以上
  - 推奨メモリ：8GB以上のRAM
  - インストール過程でシステムの再起動が要求される可能性がある
  - 安定したインターネット接続環境が必要
  追加のコンポーネントが必要な場合は，Visual Studio Installerを使用して個別にインストールすることが可能である．
3. インストール完了の確認
  winget list Microsoft.VisualStudio.2022.Community
  トラブルシューティング：
  
  インストール失敗時は，以下のログファイルを確認：
  %TEMP%\dd_setup_<timestamp>.log %TEMP%\dd_bootstrapper_<timestamp>.log
Visual Studio での C++ によるデスクトップ開発，CLI のインストール（Windows 上）
1. Visual Studio Installer の起動
  起動方法: スタートメニューの「Visual Studio Installer」を選ぶ．
2. Visual Studio Community 2022 で「変更」を選ぶ．
3. 「C++ によるデスクトップ開発」をチェック．そして，画面右側の「インストール」の詳細で「v143 ビルドツール用 C++/CLI サポート（最新）」をチェックする．その後，「インストール」をクリック．

Git のインストール（Windows 上）

Gitは，分散型のバージョン管理システム．

【手順】

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）
次のコマンドを実行
次のコマンドは，Gitをインストールし，Gitにパスを通すものである．
次のコマンドでインストールされるGitは「git for Windows」と呼ばれるものであり， Git，MinGW などから構成されている．
winget install --scope machine Git.Git powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\Program Files\Git\cmd\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"

【関連する外部ページ】

Git の公式ページ: https://git-scm.com/

【関連項目】 Git バージョン管理システム, Git の利用

Build Tools for Visual Studio 2022，NVIDIA ドライバ，NVIDIA CUDA ツールキット 11.8，NVIDIA cuDNN 8.9.7 のインストール（Windows 上）

【サイト内の関連ページ】 NVIDIA グラフィックスボードを搭載しているパソコンの場合には， NVIDIA ドライバ， NVIDIA CUDA ツールキット， NVIDIA cuDNN のインストールを行う．

Windows での Build Tools for Visual Studio 2022 のインストール: 別ページ »で説明
Windows での NVIDIA ドライバ，NVIDIA CUDA ツールキット 11.8，NVIDIA cuDNN v8.9.7 のインストール手順: 別ページ »で説明

【関連する外部ページ】

Build Tools for Visual Studio 2022 （ビルドツール for Visual Studio 2022）の公式ダウンロードページ: https://visualstudio.microsoft.com/ja/visual-cpp-build-tools/
NVIDIA ドライバのダウンロードの公式ページ: https://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp
NVIDIA CUDA ツールキットのアーカイブの公式ページ: https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive
NVIDIA cuDNN のダウンロードの公式ページ: https://developer.nvidia.com/cudnn

COLMAP 3.8 のインストールと３次元再構成の実行

COLMAP 3.8 のインストール

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）．

コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

ダウンロードとインストール

次のコマンドを実行

cd C:\
mkdir COLMAP-3.8-windows-cuda
cd COLMAP-3.8-windows-cuda
curl -L -O https://github.com/colmap/colmap/releases/download/3.8/COLMAP-3.8-windows-cuda.zip
powershell -command "Expand-Archive -DestinationPath .. -Path COLMAP-3.8-windows-cuda.zip"

ファイルの確認
dir コマンドを実行．bin，COLMAP.bat，lib ができていることを確認．

https://demuc.de/colmapから，Vocabulary Trees をダウンロード

次のコマンドを実行

cd C:\
cd COLMAP-3.8-windows-cuda
curl -L -O https://demuc.de/colmap/vocab_tree_flickr100K_words32K.bin

必要であれば，次のページから，付属のデータセットをダウンロードできる．
https://colmap.github.io/datasets.html

Windows のシステム環境変数 Path に c:\COLMAP-3.8-windows-cuda\bin，c:\COLMAP-3.8-windows-cuda\lib を追加することにより，パスを通す．

Windows で，コマンドプロンプトを管理者権限で起動する（例：Windowsキーを押し，「cmd」と入力し，「管理者として実行」を選択）

次のコマンドを実行

powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\COLMAP-3.8-windows-cuda\bin\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\COLMAP-3.8-windows-cuda\lib\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"

３次元再構成の実行

動作確認のため COLMAP を実行してみる

Windows で，コマンドプロンプトを実行．

画像データの準備

ここでは， https://www.kkaneko.jp/sample/potato/potato_image.zip をダウンロードし，その中の画像ファイルを images ディレクトリに置いている．

cd C:\
cd COLMAP-3.8-windows-cuda
curl -O https://www.kkaneko.jp/sample/potato/potato_image.zip
powershell -command "Expand-Archive -DestinationPath . -Path potato_image.zip"
mkdir images
cd images
move ..\potato_image\*.JPG .

COLMAP による３次元再構成

cd C:\
cd COLMAP-3.8-windows-cuda
colmap automatic_reconstructor --workspace_path . --image_path ./images

終了の確認

エラーメッセージが出ていないこと．

主なファイルの配置は次のようになる

   ├─database.db
   ├─dense
      ├─0
         ├─fused.ply
         ├─images
         ├─sparse
         ├─stereo

Blender で .ply ファイルを開き確認する

GUI での利用

次のコマンドで起動

colmap gui

メニューの「Reconstruction」． Image foloder は3次元再構成した画像のあるディレクトリを指定． Vocabulary tree は先ほどダウンロードしたVocabulary treeを指定． Workspace folder, Mask folder は，すでに存在するディレクトリを指定する（処理で使用される）

こまなく段階を分けて処理したい場合

colmap image_undistorter --image_path images --input_path sparse/0 --output_path dense --output_type COLMAP
colmap patch_match_stereo --workspace_path dense --workspace_format COLMAP --PatchMatchStereo.geom_consistency true
colmap stereo_fusion --workspace_path dense --workspace_format COLMAP --input_type geometric --output_path dense/fused.ply
colmap poisson_mesher --input_path dense/fused.ply --output_path dense/meshed-poisson.ply
colmap delaunay_mesher --input_path dense --output_path dense/meshed-delaunay.ply