open3dとは？初心者でもわかる3Dデータ処理入門共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

open3dとは？

open3dは 3D データを扱うためのオープンソースライブラリです点群やメッシュ RGB-D データの読み込み表示加工そして保存までを一つの道具で行えます主に Python と C++ から使えるため学校の課題研究開発の現場さらには趣味のプロジェクトでも役立ちます

このライブラリが人気の理由は 初心者にも分かりやすい設計と 豊富な機能の統合にあります点群の扱いメッシュ化あるいは特徴量の抽出などを一つのセットで学べる点が特徴です

どんな人におすすめ？

3D データを扱うことになった人全般におすすめです研究や授業 3D スキャンデータの整理アプリ開発の準備など目的はさまざまですが基本は同じです

主な特徴と利点

無料のオープンソースである点が最大の魅力の一つです次に Python と C++ の両方をサポートしている点も重要ですこれにより学習コストを抑えつつ高性能な処理を実現できますまた 点群メッシュ RGB-D データの処理を一つのライブラリで扱える点も大きな利点です

準備とインストール

基本的には Python 環境が整っていれば始められますインストールはコマンドラインで pip install open3d と入力します OS によっては conda での導入方法も案内されます公式ドキュメントには環境別の手順が詳しく載っています

基本的な使い方の流れ

open3d の使い方は大きく分けて以下の流れです

1) データを読み込む 2) ノイズ除去線形変換正規化などの前処理を行う 3) データを可視化して確認する 4) 必要に応じてメッシュ化特徴量抽出などの加工をして保存する

データの種類と用途を知ろう

データ型	説明
点群	3D 空間の点の集合を表すデータ
メッシュ	表面を三角形で構成して表現するデータ
RGB-D	カラー情報と深度情報を組み合わせたデータ

実際の活用例

研究でスキャンした3Dデータを整形して機械学習モデルの入力にするあるいはゲーム開発やロボットの環境認識の前処理として使うなど実務と学習の両方で役立ちます

注意点とコツ

大規模なデータはメモリを多く消費しますその場合はデータを分割して処理する工夫をすると安定して動きますまた 公式ドキュメントを読みながら進めることが失敗を減らすコツです

まとめ

open3dは 初心者にもやさしい 3D データ処理の強力なツールです基本を押さえれば点群の読み込みから可視化変換不要データの除去そしてメッシュ化までをスムーズに学ぶことができます学習を始める第一歩としてはまず公式ドキュメントを参照し簡単なデータから試してみることをおすすめします

open3dの同意語

Open3D: オープンソースの3Dデータ処理ライブラリ。点群・メッシュ・RGB-Dなどの3Dデータを読み込み・処理・可視化するためのPython/C++向けツールキット。
open3d: Open3Dの小文字表記。公式表記はOpen3Dだが、コードや検索語としてopen3dと書かれることもある。
オープン3D: Open3Dの日本語表記の一例。オープンソースの3Dデータ処理ライブラリを指す名称。
Open3Dライブラリ: Open3Dとして提供されるソフトウェアライブラリ。3Dデータの前処理・特徴抽出・登録・可視化などの機能を含む。
Open3Dプロジェクト: Open3Dの開発プロジェクト／リポジトリ。ソースコード・ドキュメント・リリース情報を含む。
Open3Dツールキット: Open3Dが提供するツール群・APIの集合体。3Dデータ処理を効率化する道具箱。
Open3D API: Open3Dのプログラムから使えるAPI群。点群処理・メッシュ処理・可視化などの機能を呼び出す窓口。
Open3D点群処理ライブラリ: 点群データの読み込み・前処理・整列・セグメンテーション・特徴量抽出などを行う機能を中心とする表現。
Open3D可視化ライブラリ: 3Dデータの描画・可視化機能を指す表現。ビューアやレンダリング機能を含む。
オープンソース3Dデータ処理ライブラリ Open3D: Open3Dの特徴を説明する表現。オープンソースの3D処理ライブラリである点を強調。
Open3Dフレームワーク: Open3Dを基盤とした3Dデータ処理の枠組み・開発環境を指す表現。
Open3D公式: Open3D公式の情報・リソースを指す表現。公式サイト・ドキュメント・リリース情報を含む。
Open3Dコミュニティ: Open3Dに関するユーザー・開発者のコミュニティ。フォーラム・チュートリアル・サポートの集合体。

open3dの対義語・反対語

クローズドソース3Dライブラリ: ソースコードが公開されておらず、利用者が内部実装を確認・改変・再配布できない3Dライブラリのこと。
専有版3Dライブラリ: ライセンスが独占的で、自由な利用・改変・再配布が制限される3Dライブラリのこと。
非公開3Dライブラリ: 一般には公開されておらず、公開情報が少なく、利用や検証が難しい3Dライブラリのこと。
商用のみの3Dライブラリ: 教育機関や個人が無償で使えず、商用ライセンスのみ提供される3Dライブラリのこと。
閉鎖的3Dツール: 内部データ・アルゴリズムが公開されておらず、外部の拡張や検証が難しい3Dツールのこと。
不透明性の高い3Dソフトウェア: アルゴリズムの内部挙動が公開されておらず、挙動の透明性が低い3Dソフトウェアのこと。
私有（プロプライエタリ）3Dライブラリ: 著作権者が所有・管理し、自由な再配布・改変が制限される3Dライブラリのこと。
オープンでない3Dデータ処理ツール: データ処理に関する仕様・データセットが公開されておらず、オープンに利用・検証できない3Dデータ処理ツールのこと。

open3dの共起語

点群: 3D空間上の点の集合データ。Open3Dの基本データ形式で、位置情報のみを点として集めたデータです。
メッシュ: 3Dモデルを表現する表面データ。通常は三角形ポリゴンで形状を表します。
点群処理: 点群データの前処理・分析を行う一連の処理。ダウンサンプリングやノイズ除去、セグメンテーションなどを含みます。
幾何処理: 点群・メッシュの幾何学的操作全般。距離計算や法線推定、近傍探索などを含みます。
RGB-D: カラー付きの深度画像データ。Open3Dで深度とカラーを組み合わせて3D情報を扱います。
ダウンサンプリング: データ点の数を減らして計算コストを抑える処理。ボクセル法などが一般的です。
ボクセル: 一定サイズの立方体の格子。点群のボクセル化・体素化によく使われます。
ノイズ除去: 測定ノイズや外れ値を減らしてデータ品質を上げる処理です。
法線推定: 点群の各点に法線ベクトルを推定する作業。表面の方向性を知るのに有用です。
セグメンテーション: データを意味のある領域や物体ごとに分ける処理です。
アライメント: 複数のデータを同じ座標系に揃える整列処理。点群の合致を目指します。
登録: データを統合・整列する作業の別表現。アライメントと同義で使われることがあります。
ICP: Iterative Closest Pointの略。2つの点群を最適に重ね合わせる標準的手法です。
可視化: 処理結果を画面に表示して確認する機能。点群やメッシュを観察できます。
レンダリング: ライティングやシャドウを用いて3Dモデルを描画する処理です。
Python: Open3Dの主要な使い方の一つ。Python APIを使って手軽に処理を組めます。
PyOpen3D: Open3DをPythonから利用する際のライブラリ名。Python向けの API ラッパーです。
C++: Open3Dの高性能API。C++での実装・実行にも対応しています。
API: Open3D機能を呼び出すための設計されたインターフェース群です。
ライブラリ: Open3D自体のこと。3Dデータ処理の機能をまとめたパッケージです。
ファイル形式: データの入出力形式。PLY/PCD/OBJ/STLなどを読み書きできます。
PLY: 点群・メッシュの一般的なファイル形式の一つ。データ交換に広く用いられます。
PCD: Point Cloud Dataの略。点群データの保存形式の一つです。
OBJ: 3Dモデルの一般的なファイル形式。メッシュを表現します。
STL: 3Dプリンタなどで用いられるメッシュ形式。三角形ポリゴンで構成されます。
3D再構成: センサーのデータから3次元の形を復元する処理です。
座標変換: 点群やメッシュの座標系を別の座標系に変換する操作です。
データセット: 学習用・デモ用の3Dデータの集合。研究・教育でよく使われます。
サンプル/チュートリアル: 初心者向けの実例や解説。Open3Dの学習に役立ちます。

open3dの関連用語

Open3D: オープンソースの3Dデータ処理ライブラリ。点群、メッシュ、ボクセルなどのデータ構造と、登録・再構成・可視化などのアルゴリズムを提供します。
点群: 3D空間の点の集合。位置情報のみを含む基本データで、Open3Dの代表的な処理対象です。
メッシュ: 三角形の集合で3D形状を表現するデータ構造。頂点と三角形のインデックスで構成されます。
TriangleMesh: Open3Dで扱う三角形メッシュを表すクラス。頂点と三角形のインデックスを管理します。
PointCloud: Open3Dで扱う点群データを表すクラス。位置、法線、カラー情報などを格納します。
深度画像: カメラの深度情報をピクセル値として表した画像。距離データとして後処理に使われます。
RGBD画像: カラー画像と深度画像を組み合わせたデータ形式。RGB-D点群生成などに使われます。
画像: 一般的な画像データ。Open3Dでは深度・カラー画像を扱います。
VoxelGrid: 点群をボクセルの格子に変換したデータ構造。ダウンサンプリングや特徴抽出に使われます。
ボクセル化: 点群を一定サイズの立方体格子に丸め込む処理。ノイズを抑えた処理に有効です。
PLY: 点群やメッシュを格納する代表的なファイルフォーマット。人間にも機械にも読みやすい形式です。
PCD: Point Cloud Dataの略。点群データの標準フォーマットのひとつです。
OBJ: 3Dモデルの広く使われるテキストファイル形式。メッシュを格納します。
STL: 3Dプリントでよく使われるメッシュファイル形式。三角形ポリゴンを格納します。
OFF: Object File Formatの一種。点群・メッシュを格納する形式です。
o3d.io: Open3Dのデータ入出力モジュール。ファイルの読み書きを提供します。
read_point_cloud: 点群データをファイルから読み込む関数。PLY/PCDなどに対応します。
read_triangle_mesh: メッシュデータをファイルから読み込む関数。
read_image: 画像ファイルを読み込む関数。カラーや深度画像を扱います。
write_point_cloud: 点群データをファイルへ保存する関数。
write_triangle_mesh: メッシュをファイルへ保存する関数。
write_image: 画像データをファイルへ保存する関数。
estimate_normals: 点群の法線ベクトルを推定する処理。後続の登録やメッシュ再構成に重要です。
法線: 各点や表面の接線方向を示すベクトル。3D処理で基本的な属性です。
ICP: Iterative Closest Point。2つの点群の姿勢を最適化して重ね合わせるアルゴリズム。
Colored ICP: カラー情報を用いた ICP。RGB-Dデータの位置合わせを強化します。
RANSAC: 外れ値に頑健な推定手法。グローバルな登録やモデル推定に使われます。
segment_plane: 点群から平面を検出して分割する処理。平面分割の代表的手法です。
DBSCAN: 密度ベースのクラスタリングアルゴリズム。ノイズを除外しつつクラスタを検出します。
Poisson再構成: 点群から滑らかなサーフェスを再構成する手法。細密な表現が得られます。
Ball Pivoting: Ball-Pivotingアルゴリズム。点群からメッシュを再構成する手法の一つ。
simplify_quadric_decimation: メッシュの簡略化手法の一つ。四次近似を用いてポリゴン数を減らします。
simplify_vertex_clustering: 頂点クラスタリングによるメッシュの簡略化。
voxel_down_sample: 点群をボクセルサイズでダウンサンプリングして点の数を減らします。
uniform_down_sample: 等間隔に点をサンプリングしてダウンサンプリングします。
KDTreeFlann: 近傍探索用のKD木ベースのデータ構造。最近傍点検索などに使われます。
AxisAlignedBoundingBox: 軸に対して平行な境界ボックス。最小点と最大点で表現します。
OrientedBoundingBox: 回転を含む境界ボックス。物体の向きに合わせて最適に包みます。
ConvexHull: 点群の凸包を計算する処理。外接する最小の凸集合を求めます。
CoordinateFrame: 座標系を可視化するフレーム。回転・平行移動の基準として使われます。
PinholeCameraIntrinsic: ピンホールカメラモデルの内部パラメータを表すクラス。
RGBDImage: RGB画像と深度画像を組み合わせたデータ構造。RGB-D点群生成に用います。
Global Registration: RANSAC等を用いて大域的に点群を整列させる登録手法。
Local Registration: 局所的に点群を整列させる登録手法。精度を高める段階で使われます。
draw_geometries: 複数のジオメトリを同時に可視化する関数。視点を変更して確認します。
Visualizer: Open3Dの3Dビューア。対話的にデータを探索・可視化します。
o3d.visualization: Open3Dの可視化関連モジュール全体。描画・視覚化のAPI群です。