基于图形图像的三维建模技术研究
基于图形图像的三维建模技术研究
刘燕洪智风秦建波
（聊城大学山东聊城２５２０５９）
摘要：虚拟现实技术已经广泛应用于各个行业领域，虚拟校园是虚拟现实技术在现代教育中的应用乏一。能够给使用者创建了一个感受到身临其
境的环境，在构建虚拟校园的过程中，三维场景建模是一项很重要的工作，它占据工程量的７０％一８０％，所以建模技术是构建虚拟校园的基础，是建立立
体校园的关键技术，是整个虚拟现实技术的骨架。本文以聊城大学虚拟校园的实景为研究对象，以建立聊城大学虚拟校园为目的，探讨基于图形图像的
建模技术，以期为其他虚拟现实中的场景建模提供参考。
关键词：图形图像三维建模技术；虚拟现实技术
中图分类号：ＴＰ３１９文献标识码：Ａ文章编号：１００７－９４１６（２０１１）０５－０１３４－０２
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｖｉｒｔｕａｌｃａｍｐｕｓｉｓｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｓｅｄｉｎｍｏｄｅｒｎｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ｉｔｇｉｖｅｔｏｆｅｅｌｉｍｍｅｒｓｉｖｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｖｉｒｔｕａｌｃａｍｐｕｓ，ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｗｏｒｋ，Ｉｔｏｃｃｕｐｉｅｓｔｈｅ７００／６—８００／６ｏｆａｌｌｗｏｒｋｉｏａｄ，Ｓｏ，Ｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｔｈｅ
ｖｉｒｔｕａｌｃａｍｐｕｓ，ｉｔｉｓｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃａｍｐｕｓ，ｉｔｉｓｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｋｅｌｅｔｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂａｓｅｄｔｈｅｖｉｒｔｕａｌ
ｃａｍｐｕｓｏｆｌｉａｏｃｈｅｎｇｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔＯｂｕｉｌｄｌｉａｏｃｈｅｎｇｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｖｉｒｔｕａｌｃａｍｐｕｓｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅ，ｅｘｐｌｏｒｉｎｇｔｈｅｍｏｄｅｈｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈ
ｂａｓｅｄｇｒａｐｈｉｃａｎｄｉｍａｇｅ．ｉｎｏｒｄｅｒｐｒｏｖｉｄｉｎｇｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｏｔｈｅｒｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｍｏｄｅｌｉｎｇｗｏｒｋｓ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｇｒａｐｈｉｃａｎｄｉｍａｇｅ；ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；＇Ｖｉｒｔｕａｌｒｅａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；
１、引言
随着技术的不断进步，在计算机图形学、计算机辅助设计技
术、计算机动画、地理信息系统等领域内所构造和使用的模型，
越来越复杂。在虚拟技术中首先要解决的是虚拟场景的建模，虚
拟场景建模的好坏直接决定了虚拟场景的沉浸感和真实感。如果
模型过于简单．虽然数据量小了，但是不能较好地反映真实场
景．复杂逼真的场景会使模型的数据量大大的增加，从而使数据
的传输、更新和显示不能实时进行，所以选择正确的建模技术与
方法能够极大的提高丁作效率和质量。
建模是生成真实感ｉ维场景的第一步，在地理景观系统
中。地理对象根据空间上的分布特性，可分为两大类：一类是以
场为基础的对象，如地形、土壤种类分布等，这类对象在空间上
连续分布，成为地形景观对象；另一类是以离散实体为特性的对
象，如建筑物、树、电话亭、路灯等，这类对象以独市的个体存
在，成为地物对象，这两部分组成虚拟校园系统的场景模型，对
于虚拟校园系统的场景模型的构建主要采用基于图像的虚拟建模
技术、基于图形的建模技术以及基于图形与图像混合的虚拟建模
技术。
２、基于图像的虚拟建模技术
基于图像的建模技术是一种不依赖ｉ维几何建模的技术。
２．１基于图像建模技术的实现方式
基于图像建模技术实质Ｊ：是利用照相机采集的离散图像或摄
像机采集的连续视频作为基础数据，经过图像处理生成真实的全
景图像，然后通过合适的空间模型把全景图像组织为虚拟实景空
间，用户在这个空间中可以前进、后退、环视、仰视、近看、远
看等操作，实现用户全方位观察三维场景的效果，采用这种建模
技术可以实现普通计算机上的真实感图形绘制。
基于图像的技术中现在应用较多的关键技术是全景图生成
技术。它主要应用于现在比较热门的实景虚拟现实技术中。根据
全景图允许浏览的空间自由度，全景图可分为柱面全景图和球面
全景图。柱面全景网允许用户对场景进行水平空间３６０度环绕浏
览，球面全景图允许用户对场景进行经纬３６０度全方位的环绕浏览。
２．２基于图像建模技术的主要优点
首先，漫游效果及处理时问独立与场景复杂度。只与所产生
的ｉ母ｉ面分辨牢有关、与场景内容的复杂度无关；其次，预先存储
的图像既町以是计算机生成的也可以是实际拍摄的照片，而且两
者可以混用；另外，真实感强，相比建模得到的虚拟现实效果，
更真实可信，更能使人产生身临其境的感觉；此外，对计算机资
源要求不高，数据量小，实用性好。
２．３基于图像建模技术的不足
图像法首先要获得基于真实场景的实景图像，因此不可避
免的存在缺陷。首先，当真实场景不存在，或处于设计规划阶段
时，就不能使用该方法了；其次，由于场景中的虚拟物体是图像
中的二维对象，闪而用户很难与这些二维对象进行交互；另外，
获得真实的实景图像需要高性能的照相机与摄影装备，也需要大
量的存储空间来存储大量的图像文件。
总之，基于图像的虚拟现实建模技术具有快速、简单、逼真
的优点。能较好地实现实物虚化，它尤其适用于那些难以用ＣＡＤ
方法建立真实感模型的自然环境，以及需要真实重现环境原有风
貌的应用。可应用于建筑展示、飞机模型、交互式游戏、虚拟场
馆介绍以及远空间在现等许多方面，是目前国际上的研究热点之
３、基于图形的建模技术
基于图形的建模技术即基于几何模型的建模技术是一种以计
算机图形学为基础的传统构造三维虚拟模型的方法。
３．１基于图形建模技术的实现方式
基于图形建模技术实质上是利用现有的三维建模软件，人工
对虚拟实体和虚拟环境的外观进行建模。它是以计算机图形学为
基础，首先对真实场景进行抽象，用多边形构造虚拟景观的三维
模型，并建立虚拟环境中的光照和材质模型。然后进行纹理映射
及控制参数设定，最后通过软件控制根据观察者的位置、光照等
信息以提高真实感的复杂实现过程，再在输出设备上实时渲染绘
制视景的画面，从而完成整个场景的漫游。
万方数据３．２基于图形建模技术的主要优点
首先，构造的ｉ维模犁精细、逼真；其次，模型具有可操
作性，便于用户与虚拟实体的交互和对虚拟对象的深度信息进行
直接提取；另外，实现虚物实化。即使在规划设计阶段。只要有
相荚的建筑图纸，按照对应比例与尺寸，一样能够完成场景的构
建。
３．３基于图形的建模技术的不足
首先，对场景进行详细建模太过烦琐。Ｔ作量大。模犁存
在着真实性与实时性之间的矛盾。简化模型数据量小，有较好实
时性，但真实感差，而精细模型复杂。数据量大，直接影响实时
性；其次，还没有较好的动态建模方法，扩展性差。模型一旦建
立就基本固定下来。在输入虚拟场景后就不能对模型本身实时修
改；另外，场景复杂度及逼真度受到制约。凶为虚拟场景的真实
感是建立在几何物体表面材质的光照模型上，所以对计算机软硬
件要求较高。
４、基于图形与图像混合的虚拟建模技术
从国内外研究的进展情况来看，虚拟现实技术的研究会朝着
基于几何模型与基于图像的混合建模、人Ｔ智能与感知理论等几个方向发展。而基于图像的建模方法只能向用户提供一个纯虚拟
的环境，在这种虚拟环境中，实体是纯虚拟的对象。几乎不可能
实现与它们的交互。由于用户希望与之产生交互作用的场景对象
必须是几何模型实体，因此，构造真实感强、逼真度高、实时性
强的虚拟场景是虚拟现实建模的理想要求。在虚拟校园系统的模
型构建中，采用混合建模技术作为三维场景模型建立的最主要的
建模方法。
５、结语
近年来，虚拟现实技术的发展相当迅速，其理论体系建设、
软硬件平台等都取得了十分可喜的成绩。但以虚拟现实为基础的
虚拟系统要满足人们的需要还有很长的路要走。
虚拟现实技术作为校同规划和设计的新方法有着良好的发展
和应用前景。国内的一些科研院校和重点院校在虚拟现实和建模技
术方面已经进行了一些开发研究Ｔ作。并且积累了一定的理论和实
践经验。这为进一步的研究提供了良好的基础。因此如何吸取国内
外的研究成果和经验．并结合聊城大学的校同规划和设计的自身特
点，已解决研究中出现的问题，将是我们今后的研究方向。
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基金项目的名称：
聊城大学自然科学类科研
项目编号：
ｍ８１００２０······上接第１３１页
２．３．４Ｈ训Ｄ‘ⅣＭＲｍＳｔａｔｌＩｓＥｈ仃ｖ
该实体主要用来表示设备的风扇状态信息，其对象标识
符（ＯｌＤ）为：．１．３．６．１．４．１．２０１Ｉ．２．２３．１．９．１．１．１。在本应用中。我们
主要用到了其中的ｈｗＤｅｖＭＦａｎＮｕｍ，ｈｗＤｅｖＭＦａｎｓｔａｔｕｓ两个接
口对象，其中ｈｗＤｅｖＭＦａｎＮｉｌｍ主要表示该接口的风扇数量，
ｈｗＤｅｖＭＦａｒＬｓｔａｔｕｓ主要表示该接口的风扇状态。
２．３．５ＨｗＤｅｖＭＰｏｗｅｒＳｔａｔｕｓＥｎｈｙ
该实体主要用来表示设备的电源状态信息。其对象标识符
（ＯｌＤ）为：．１．３．６．１．４．１．２０１１．２．２３．１．９．１．２．１。在本应用中。我们主
要用到了其中的ｈｗＤｅｖＭＰｏｗｅｒＮｕｍ、ｈｗＤｅｖＭＰｏｗｅｒＳｔａｔｕｓ两个接
口对象，其中ｈｗＤｅｖＭＰｏｗｅｒＮｕｍ主要表示该接口的电源数量、
ｈｗＤｅｖＭＰｏｗｅｒＳｔａｔｕｓ主要表示该接口的电源状态。
２．３．６ｈｗｄｅｖＭＳｌｏｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｔｒｙ
该实体主要用来表示设备的环境状态信息，其对象
标识符（ＯＩＤ）为：．１．３．６．１．４．１．２０１Ｉ．２．２３．１．９．１．３．１。在本应用
中，我们主要用到了其中的ｈｗｄｅｖＭｓｌｏｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＴｙｐｅ、
ｈｗＤｅｖＭＳｌｏｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｔａｔｕｓ、ｈｗＤｅｖＭＳｌｏｔＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＶａｌｕｅ、
照片建模技术研究及其运用——以Agisoft Metashape 和Trnio 为例
照片建模技术研究及其运用——以Agisoft Metashape 和Trnio 为例
作者：廖无双
来源：《中国传媒科技》 2020年第1期
廖无双
（北京电影学院中国电影高新技术研究院，北京 100088）
摘 要：照片建模技术，是指通过相机等设备对物体进行采集照片，经计算机进行图形图像处理以及三维计算，从而全自动生成被拍摄物体的三维模型的技术，属于三维重建技术范畴。针对传统建模方法对建模初学者存在一定难度，本文将介绍照片建模技术的优点和技术原理，并分别以Agisoft Metashape、Trnio两个软件设计具体案例介绍其工作流程。
关键词：照片建模；Agisoft Metashape；Trnio 中图分类号：TP391.41 文献标识码：A
文章编号：1671-0134（2020）01-123-03 DOI：10.19483/ki.11-4653/n.2020.01.036
本文著录格式：廖无双.照片建模技术研究及其运用——以Agisoft Metashape和Trnio为例[J].中国传媒科技，2020，01（01）：123-125.
1.几种建模方法分析
1.1传统建模方法的局限
传统建模方法是指模型师通过平面图作为参考，利用三维模型制作软件（如3DMAX、MAYA等），从基础的三维几何体开始，不断调整和优化，最终创建出目标三维模型。这种方式存在许多局限: 首先，对建模人员的要求较高，复杂模型类型需模型师达到高专业水平；其次，时间成本高，建模人员需要先读图，了解目标物体的大体及细节结构后再根据图纸创建三维几何形状直至完成建模。
1.2三维激光扫描技术的缺点
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它存在几个问题：一是对被扫描物体的空间尺寸有一定限制，虽然能对大型物体进行扫描，但工作难度太大；二是激光扫描设备价格与其扫描质量成正比，对于一些简单物体进行三维重建，投入成本太高。
建模技术三种方式
建模技术是虚拟现实中的技术核心，也是难点之一，目前要紧有三种方式实现。
虚拟现实是在虚拟的数字空间中模拟真实世界中的事物，这就需要真实世界的事物在数字空间中的表示，于是催生了虚拟现实中的建模技术。虚拟现实对现实“虚拟”取得底像不像，是与建模技术紧密相关的。因此，建模技术的研究具有超级重要的意义，取得了国内外研究人员的重视。
数字空间中的信息要紧有一维、二维、三维几种形式。一维的信息要紧指文字，通过现有的键盘、输入法等软硬件。二维的信息要紧指平面图像，通过照相机、扫描仪、PhotoShop等图像搜集与处置的软硬件。关于虚拟现实技术来讲，事物的三维建模是更需要关切的核心，也是现今的难点技术。按利用方式的不同，现有的建模技术要紧能够分为: 几何造型、扫描设备、基于图像等几种方式。
基于几何造型的建模技术
基于几何造型的建模技术是由专业人员通过利用专业软件（如AutoCAD、3dsmax、Maya）等工具，通过运用运算机图形学与美术方面的知识，搭建出物体的三维模型，有点类似画家作画。这种造型方式要紧有三种: 线框模型、表面模型与实体模型。
1. 线框模型只有“线”的概念，利用一些极点和棱边来表示物体。关于衡宇、零件设计等更关注结构信息，对显示成效要求不高的运算机辅助设计（CAD）应用，线框模型以其简单、方便的优势取得较普遍的应用。AutoCAD软件是一个较好的造型工具。但这种方式很难表示物体的外观，应用范围受到限制。
2. 表面模型相关于线框模型来讲，引入了“面”的概念。关于大多数应用来讲，用户仅限于“看”的层面，关于看得见的物体表面，是用户关注的，而关于看不见的物体内部，那么是用户不关切的。因此，表面模型通过利用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面，就能够够专门好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的视觉成效被普遍应用于电影、游戏等行业中，也是咱们平常接触最多的。3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。
三维建模的原理是什么意思
三维建模的原理是什么意思
三维建模是一种通过计算机技术和数学算法将真实世界的物体或场景转化为计算机图形的过程。它是计算机图形学中的一个重要研究领域，应用广泛于虚拟现实、动画、电子游戏、影视制作等领域。
其原理主要涉及到几何学、计算机图形学以及计算机科学等多个学科。
1. 几何学：三维建模的原理离不开几何学基础，包括点、线、面、曲线和曲面等基本概念。三维建模通过使用这些基本几何概念，结合观察者的视角和投影方式，将真实世界的物体或场景转化为三维计算机图形。几何学的知识可以帮助人们理解三维空间中的物体形状、位置和大小关系，并将其精确地描述为数学模型。
2. 计算机图形学：计算机图形学是三维建模的理论基础，其研究对象是描述和处理计算机图形的方法和技术。计算机图形学涉及到坐标系统、投影变换、渲染算法以及纹理映射等相关技术，它们提供了在计算机中实现三维建模所需的工具和算法。
3. 数学算法：为了将真实世界的物体或场景转化为计算机图形，需要使用数学算法进行建模和计算。在三维建模中，常用的数学算法包括旋转、平移、缩放、裁剪、投影等操作。这些算法可以通过矩阵运算、向量运算和数值计算等方式实现。比如，在三维建模中，可以使用矩阵变换将物体从模型空间变换到世界空间，再通过投影将其映射到屏幕空间。
除了上述基础原理外，三维建模还包括以下几个重要概念和技术：
1. 网格模型：网格模型是三维建模中的一种常用模型表示方法，它使用大量的小三角形或四边形面片来描述物体的表面形状。三维建模常用的网格模型包括三角网格和四边形网格。
2. 隐式表面模型：隐式表面模型是另一种三维建模方法，它使用函数或方程来表示物体的表面。根据函数的值，可以确定空间中的点是在物体内部、外部还是在表面上。
3. 曲线和曲面建模：曲线和曲面建模是三维建模中模拟物体曲线和曲面形状的技术。通过定义控制点和操作参数，可以使用贝塞尔曲线、B样条曲线、NURBS曲线等方法来创建和编辑物体的形状。
三维场景建模技术研究与实现
２００７年第１１期 福建 电脑 ５３
三维场景建模技术研究与实现
王晓，李虎军，林学华 （蚌埠坦克学院计算机技术教研室安徽蚌埠２３３０１３）
【摘要】：在满足虚拟现实特征要求的前提下，分析了几何对象和对象特征建模的方法和规则，重点探讨了建模过程 中经常采取的三大关键技术。最后以ＭｕｌｔｉＧｅｎ－Ｐａｒａｄｉｇｍ公司开发的建模软件Ｃｒｅａｔｏｒ为平台络出７实现真实逼真模型具体 实现方法步骤。 【关键词】：虚拟现实；建模；对象 在对虚拟现实技术研究的过程中要着重加强虚拟现实建模 的研究。在虚拟现实的各种相关理论和技术中。虚拟对象模型的 建立是一个最为核心和关键的问题．是构建虚拟现实系统的前 提和基础 １，三维场景的生成步骤 在虚拟现实系统中，当用图形表示所创建和成像的数据时。 称为构造场景。也称为创建虚拟环境。用计算机生成真实感三维 场景需要四个基木步骤：首先用数学方法建立三维场景的几何 描述，将它们输入计算机；然后将三维几何描述转变为二维视 图；第三步确定场景中的可见面，即进行消隐处理。将视野外或 被遮挡的不可见面消除，以减少无谓运算量。增加系统运算速 度；最后对可见而进行颜色和光照等各种渲染。并进行图形绘 制。此外为使物体看起来更加自然真实．应用了纹理映射技术。 三维场景建模是整个实时虚拟场景系统仿真的基础．模型的好 坏直接影响系统运行的效果和场景的逼真度。构造虚拟场景系 统的首要工作是利用三维场景建模技术在计算机中生成逼真 的、等同现实世界的虚拟世界．即通过三维建模过程来构建场景 数据库 ２．虚拟现实建模 场景是由一系列对象组成的，而对象就是虚拟环境中的成 员。三维建模在技术实现上基本分为三步：第一步称为几何建 模，主要包括多边形或三角形拼构成对象的立体外型；第二步称 为特征建模（也称物理建模），主要包括对几何建模的结果进行 纹理、颜色、光照等处理：第三步是通过程序实现将模型转换成 视景图象 ２．１几何对象的建模 （１）几何对象的静态建模 对象的几何建模是生成高质量视景图象的先决条件。它是 用来描述对象内部的几何性质的抽象模型．首先在计算机中建 立起三维几何模型，一般均用多边形表示。在给定观察点和观察 方向以后，使用计算机的硬件功能，实现消隐、光照及投影这一 成像的全过程，从而产生几何模型的图像。几何对象的静态模型 描述了虚拟对象的形状和它们的外观（纹理、颜色、表面反射系 数等）。 （２）几何对象的动态建模 物体的动态特性包括位置、碰撞、抓取、放缩、表面扭曲的改 变等。 几何对象位置：位置的变化主要由平移、旋转、比例缩放等 几何变换所弓Ｉ起 几何对象的层次结构：在几何模型的结构组织上。采用层次 结构，一个用层次结构来组织的物体定义了一组既可以作为整 体运动，又可以独立运动的对象。较高层次的物体被称为”父”物 体，较低层次的物体称为”子”物体。 ２，２对象特征建模 （１）对象特征定义 场景建模中对对象的描述除静态特征外．还包括动态特征 以及行为特征的描述。让虚拟环境中的虚拟物体不仅在外观上 有逼真感。而且在行为上表现出一定的逼真感。就必须在表示虚 拟物体时，除了表示物体的几何性质外．还要表示虚拟物体的物 理特性。 （２）对象特征建模 对象特征模型是与用户输入无关的物体的”特征”模型 比 如一个虚拟办公室里，墙上有一只钟。一个窗式温度计和一个台 式日历，钟上显示的时间和台历上的当天日期。是通过访问虚拟 引擎的”系统”时间来更新的．窗式温度计所显示的温度由一外 部温度传感器（热电偶或热电阻）来更新。这个传感器与运行模 型程序的计算机接口相连。使用者每次漫游这个虚拟办公室 时．时钟、日历和温度计上所显示的信息会发生改变．但它们的 改变不依赖于用户的输入．这些虚拟物体似乎具有一定的”智 能”。这就是ＶＲ系统中的自主性。 ３．虚拟现实建模的关键技术 对于大规模场景的交互仿真来说．对地形地貌的要求是在 满足实时性的前提下尽可能的真实。为使实时性与真实性有机 地结合．必须适时灵活地采取一些专门的图形处理技术。 （１）实例（Ｉｎｓｔａｎｃｅ）物体的使用 Ｉｎｓｔａｎｃｅ是图形学里为节省计算机的运行开销而采用的一 种算法。采用ｉｎｓｔａｎｃｅ算法，可以在增加同类物体数量的同时 不增加运行开销。不增加多边形数量。但应注意。只要改变同类 物体中的任何一个的属性，如尺寸、姿态、材质、纹理等，其它同 类物体也随之改变。因此，需要有不同属性的物体时。不能用这 种方法。 （２）外部调用及单元分割 在一个复杂的场景中。一般要包括地形模型、各种不动的实 体模型和各种运动的实体模型。如果将它们直接合并在一个数 据库中无疑会影响仿真的实时性．采用外部调用的方法将各物 体调到地形场景中。可以使实时性得到大大改善。因为通过这种 方法增加的物体。在该地形场景中将作为ｉｎｓｔａｎｃｅ物体，减小了 运行开销 （３）细节等级（ＬＯＤ） 细节等级是交互仿真中常用的方法。当视点由远及近接近 物体时。该物体的模型也由简单变为复杂。以满足真实性要求， 为了减少细节等级之问的突变。还应加入平滑技术。纹理也可以 建立等级细节。对于大面积的地形模型。当视点在高空观察地面 时。可用分辨率较低的纹理，甚至不用纹理，以与纹理相近颜色 的材质代替。当视点逐渐接近地面时换以高分辨率的真实地形 纹理。
基于VTK的医学图像三维重建应用研究
２０１０年１０月 第２９卷第５期 洛阳师范学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｕｏｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ０ｃｔ．，２０１０ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．５
基于ＶＴＫ的医学图像三维重建应用研究
朱玲利 ，孙亦博 ，崔 岩２
（１．洛阳师范学院信息技术学院，河南洛阳４７１０２２；２．洛阳市体育运动学校，河南洛阳４７１００２）
摘要：医学体数据可视化在临床上已成为辅助诊断和辅助治疗的重要手段，其技术也成为近年来研究和应 用的热点．为此，我们提出采用ＶＴＫ库进行医学数据可视化．其中研究了表面绘制和体绘制两种绘制技术，表 面绘制用移动立方体法实现，体绘制则用光线投射法实现，并通过比较两种技术的结果讨论了他们的特点．从 结果中可以看出，ＶＴＫ作为一种图像处理和三维可视化的工具其功能是十分强大的． 关键词：医学图像；三维重建；ＶＴＫ
中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—４９７０（２０１０）０５—００８７—０３
收稿日期：２０１０—０１—１４ 基金项目：国家８６３高新技术项目（２００６ＡＡ０２Ｚ３４６）； 作者简介：朱玲利（１９８１一），女，河南偃师人，硕士，助教．
随着计算机断层扫描（ＣＴ）和磁共振（ＭＲ）等医
学成像技术的产生和发展，特别是随着计算机技术
的发展，医学序列图像可视化如今已经作为医学图
像处理中研究的热点问题之一．它是指利用二维医
学切片图像重建三维图像并进行定性定量分析的技
术．三维医学图像由于其丰富的信息和直观逼真的
视觉效果，在ＩＩ缶床诊断、治疗和医学研究中具有极
大的应用价值 ｊ．
实现三维可视化的关键是三维重建，医学图像
三维重建的方法主要有面绘制和直接体绘制两 类＿２ Ｊ．面绘制是指物体表面的重建，它从三维数据
中抽取出等值面后，再用传统的图形学技术对物体
表面进行拟合．它可以有效的绘制三维体的表面，
并且可以借助传统计算机图形学多边形绘制技术及
基于ObjectARX的木线花纹三维建模
ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ ＡＮＤ ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ 人工智能及识别技术
基于ＯｂｊｅｃｔＡＲＸ的木线花纹三维建模
费勇超。陈宇拓 （中南林业科技大学计算机与信息工程学院，长沙４１０００４）
摘要：借助Ａｕｔ０ＣＡＤ环境，基于ＯｂｊｅｃｔＡＲＸ研究快速地建立木线花纹模型。从规则二维花纹入手，通过尝试将
平面花纹中的点、线替换成简单三维实体来建立三维模型。木线花纹不同于自然景物的模拟，建模方法主要是将平
面花纹生成技术转换到三维设计上来。
关键词：ＯｂｊｅｃｔＡＲＸ’９木线花纹；三维建模
Ｗｏｏｄｅｎ Ｌｉｎｅ Ｐａｔｔｅｒｎ ３Ｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ０ｎ ｏｂｊ ｅｃｔＡＲＸ
ＦＥＩ Ｙｏｎｇｃｈａｏ．ＣＨＥＮ Ｙｕｔｎｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯｂｊｅｃｔＡＲＸ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈｏｗ ｔｏ ｐａｔｔｅｒｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｗｏｏｄ ｌｉｎｅ ｆａｓｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｔｈｅ ＡｕｔｏＣＡＤ．Ｂｅｇｉｎ ｗｉｔｌｌ ｔｈｅ ｓｔａｒｔ ｏｆ ｔｌｌｅ ｒｅｇｕｌａｒ ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｐａｔｔｅｒｎ．ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｒｅａｔｅ ａ ３Ｄ ｍｏｄｅｌ ｔｈｒｏｕｔｈ ｔｒａｎｓｌａｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｌｉｎｅ ｉｎ ｔｌ１ｅ ｐｌａｎｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｔｏ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄ．Ｂｅｃａｕｓｅ山ｅ ｗｏｏｄ ｌｉｎｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｓｃｅｎｅｒｙ，ｔｈｅ ｋｅｙ ｏｆ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇ ｆｉａｔ ｐａｔｔｅｒｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｄｅｓｉｇｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＯｂｊｅｅｔＡＲＸ；Ｗｏｏｄｅｎ Ｌｉｎｅ Ｐａｔｔｅｒｎ；３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ
无人机航拍影像的三维重建技术研究
无人机航拍影像的三维重建技术研究
近年来，无人机技术的飞速发展，使得无人机航拍影像的应用越来越广泛，以航拍为基础进行三维重建成为了研究的热点之一。本文将探讨无人机航拍影像的三维重建技术研究现状以及未来发展方向。
一、无人机航拍影像的三维重建技术概述
无人机航拍影像的三维重建技术是指利用无人机在空中获取的图像数据，通过计算机视觉和计算机图形学科技的支持，构建出真实世界中物体的三维模型。三维重建技术涉及到多个学科知识的综合应用，如影像处理、计算机视觉、数学建模、数据挖掘等。
随着无人机技术的普及和影像处理技术的逐渐成熟，无人机航拍影像的三维重建技术得到了广泛应用。无人机航拍影像的三维重建技术在三维建模、数字地形模型、城市规划、文化遗产保护、生态环境监测等领域有着广泛的应用前景。
二、无人机航拍影像的三维重建技术研究现状
1. 传统的三维重建技术
传统的基于影像的三维重建方法主要包括立体视觉方法和多视图几何方法。立体视觉方法利用两幅不同角度的图像进行三维重建，该方法的缺点是需要依靠特殊的相机，不能保证相机的稳定性；而多视图几何方法则要求多个视角的图像数量较多，大大提高了数据的采集和处理量。
2. 基于无人机影像的三维重建技术
无人机航拍影像的三维重建技术是在地面上部署无人机进行图像拍摄的基础上，通过对无人机拍摄的影像进行处理和分析，实现三维重建的目的。该技术通过多视角的影像获取，利用特定的算法进行图像匹配和处理，实现模型的自动生成。 目前，基于无人机影像的三维重建技术主要采用的是图像拼接、三维点云和纹理映射等技术。在图像拼接方法中，主要采用的是基于纹理的拼接和基于特征的拼接两种方法。在三维点云中，主要包括基于稠密匹配算法的点云和基于基线三角剖分算法的点云。纹理映射则是利用已知的三维模型和两维图像信息来生成新的自然纹理图像。
三、无人机航拍影像的三维重建技术未来发展方向
1. 精度和速度的提高
随着计算机硬件性能的不断提高和算法的改进，未来无人机航拍影像的三维重建技术将在精度和速度上得到更好的提高。采用GPU并行计算和分布式计算等技术可以提高计算速度，采用高清晰度的摄像头和更加强大的遥感器材可以提高重建精度。
Context Capture实景三维建模硬件性能分析
安徽建筑计算机技术
作者简介：王俊（1985-），男，安徽巢湖市人，工程硕士，工程师，主要从事计算机技术与地理信息应用工作。摘要：基于图像自动匹配技术的实景三维建模，近年来得到广泛应用，该类建模主要包含连接点提取、影像对选择、空间方位定向、连接点匹配、光束法平差、构建不规则三角网、三角网的优化与光滑，纹理映射等关键步骤。整个流程中对计算机硬件的要求各异，部分流程需要多核多线程，部分流程以单核运算为主。如何最大限度的利用计算机资源，完成实景三维建模工作值得思考。文章从实景三维建模关键技术流程和硬件主要指标进行简要的分析，分析内容主要包含中央处理器、GPU与Vulkan、内存、磁盘性能、网络、分布式集群。关键词：实景三维建模；中央处理器；GPU；Vulkan；分布式集群中图分类号：P231文献标志码：B文章编号：1007-7359（2019）09-0210-02DOI：10.16330/ki.1007-7359.2019.09.0831实景三维建模的发展实景三维建模主要分为三个阶段:①早期采用计算机辅助设计软件结合纹理贴图的方式，该方式建模成本高，速度慢，随着技术的发展和数据源获取方式的飞速发展而不再是主流实景三维建模方式，工作流程后移，逐渐过渡到自动化实景模型生成后的模型精细化修饰；②计算机图形学里多视角匹配技术成为了自动化建模的主要手段，目前，绝大多数的实景三维建模以此技术为基础而发展起来的，较为典型的有ContextCapture、PhotoScan、PhotoMesh、街景工厂，该类技术自动化程度高，人工干预较少，模型效果较好；③近年来，随着人工智能技术的发展，对实景单位建模的对象化识别成为了一个新的热点方向，较为普遍的是采用神经网络技术，通过样本训练，进行对象的识别，该类技术前期工作较为依赖人工定义样本，自动化程度较低，正处于快速发展期。本文将结合ContextCapture实景三维建模软件，分析可能影响建模性能的一些关键指标，并尝试提出部分应对措施。2中央处理的利用率分析ContextCapture建模主要包含连接点提取，影像对提取，空间方位定向，连接点匹配，光束法平差，构建不规则三角网、三角网的优化与光滑，纹理映射等关键步骤。从连接点提取到光束法平差简称为“空三”过程，构建不规则三角网到纹理映射为模型创建过程。“空三”中的连接点提取与匹配目前是多核多线程的典型应用代表，同时也是较好利用分布式集群的模块，而在三角网的瓦片重建部分分布式集群和GPU计算则更为关键。纵观整个工程，从CPU角度，提升性能主要依靠增加CPU核心和CPU主频来实现。在测试中，利用IntelVTuneAmplifier专用软件对Con‐textCapture程序运行进行热点分析，通过分析得出如下结论：建议计算节点配置CPU的逻辑核心在20个左右较为合适，CPU主频基准不低于3.5Ghz为宜。3Vulkan与GPUGPU为图形计算单元，作为CPU的辅助计算单元，GPU是一种大规模并行计算架构，能够将应用程序部分计算密集型工作负载转移到GPU，同时仍然由CPU运行其余程序代码。影像处理中的大量的矩阵运算正是GPU能发挥特长的时候。ContextCaptue的模型重建过程中，有大量的浮点运算利用要GPU，经过测试，NvdiaGTX1080及以上性能GPU能较好满足计算要求。Vulkan是新一代的图形和计算应用程序接口（API），最核心的优势是高性能和跨平台。其优秀的跨平台能力得到众多图形程序开发者的青睐。Vul‐kan目前支持AMD、ARM、博通、英特尔、英伟达、Sil‐icon等公司的图形显示设备，并提供了完善的驱动程序包供各类程序员使用。ContextCapture实景建模支ContextCapture实景三维建模硬件性能分析
综合录井井下三维地层可视化建模研究与实现
２０１２年５月 第３３卷第５期 计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＤＥＳＩＧＮ Ｍａｙ ２０１２ Ｖｏ１．３３ ＮＯ．５
综合录井井下三维地层可视化建模研究与实现
杨 力Ｌ ，曹谢东 ，刘怡光
（１．西南石油大学计算机科学学院，四川成都６１０５００；
２．四川大学计算机学院，四川成都６１００６５）
摘要：针对综合录井井下地层特点，采用多层ＤＥＭ三维可视化模型对地下地质环境进行三维描述，实现综合录井三维
地层实时显示。将三维坐标投影转换到二维坐标系中，采用二维Ｄｅｌａｕｎａｙ剖分改进算法构建Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网；探讨了剖
分后的不规则三角网（ＴＩＮ）到格网的转换和插值以及通过格网ＤＥＭ构建三维地层；介绍了根据选择的剖切面方程生成
地质体的剖面。系统采用ＶＣ＋＋６．０和ＯＰＥＮＧＬ图形接１：３作为开发平台，可以从任意的角度对剖切开的三维地质体进行
观察和分析也能够从任意的角度对三维地质体整体进行观察、缩放和剖切等操作。
关键词：综合录井；三维地层；剖面生成；数字高程模型；德洛内三角
中图法分类号：ＴＰ３０１．６ 文献标识号：Ａ 文章编号：１０００—７０２４（２０１２）０５—２０４８－０５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｗｎｈｏｌｅ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ
ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｌｏｇｇｉｎｇ
ＹＡＮＧ Ｌｉ ，ＣＡＯ Ｘｉｅ－ｄｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｙｉ—ｇｕａｎｇ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，ＳｏｕｔｈＷｅｓｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０５００，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００６５，Ｃｈｉｎａ）
毕业设计虚拟校园三维模型设计制作
潍坊学院本科毕业论文
1 目录
摘要 ……………………………………………………………………………………2
前言 ……………………………………………………………………………………4
1.论文的选题背景与研究意义 ………………………………………………………5
1.1选题的背景 ……………………………………………………………………5
1.2论文的研究意义 ………………………………………………………………5
2。当前虚拟现实系统的主要问题与发展方向 ………………………………………5
2.1虚拟现实系统中场景建模的问题 ……………………………………………5
2。2虚拟现实系统中场景绘制的主要问题 ………………………………………6
2.3虚拟现实系统今后的发展方向 ………………………………………………7
3.虚拟校园系统的三维建模 …………………………………………………………7
3。1场景的建模技术 ………………………………………………………………7
3。1.1基于图形绘制的建模技术 ………………………………………………7
3。1。2基于图像的建模绘制技术 ………………………………………………8
3。1。3基于图形与图像的混合建模技术 ………………………………………9
3.2层次细节模型生成和绘制 ……………………………………………………9
3.3系统的建模方法 ………………………………………………………………10
4。建模设计与数据表现 ………………………………………………………………11
4。1三维建模的原则 ………………………………………………………………11
4。2实体建筑的构建 ………………………………………………………………12
4。2。1构建实体建筑的基本原理………………………………………………12