论文一种面向造像类文物的真三维模型精细重建方法是关于对不知道怎么写三维模型论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文三维模型论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
内容摘 要：本文提出了一种造像类文物高几何精度、高纹理分辨率的精细三维重建方法.首先利用高精关节臂激光扫描点云数据重建高精度几何模型；其次,应用高分辨率、高重叠度影像重建高分辨率三维纹理模型；再次,根据最邻近点迭代算法对两种数据进行高精度配准,并内插关节臂几何模型各顶点的纹理坐标,以生成对象的精细真三维彩色模型.实验表明,该方法能够进行高效精细建模,对造像类及其他所有非规则文物的数字存档、三维监测、虚拟展示等有重大应用价值.
关键词：石窟寺；造像；测量臂；精细重建；纹理坐标
中图分类号：O439 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2018）03-0131-10
Abstract： In this paper, a 3D reconstruction method for statues of high geometricand texture resolution is proposed. The reconstruction procedure of the model for a statue is as follows： First, a measuring arm laser is used to acquirea high precision geometric outline, followed by the construction of a mesh model； Second, using overlapped high resolution images to reconstruct a 3D texture model； and third, finishing the high precision coordination of the two kinds of data according to the nearest point-iterative algorithm and then interpolating the texture coordinate of each vertex of the geometric mesh model to createa a precise 3D texture model. The experimental results show that this method is very effectivefor high precision modeling with realistic texture and will be of great use for digital archiving, 3D monitoring, and virtual displays.
Keywords： ce temple； statue； measuring arm； precisere construction； texture coordinates
造像类文物在我国各大石窟寺及寺庙分布广泛,尤其是在甘肃、新疆等地.由于其独特丰富的形态、尺寸、色彩、装饰等信息,对研究古代宗教文化、民族文化及地方特色的风俗文化有着极其重要的价值.2000年以来,特别是近十年以来,数字化保护技术手段越来越丰富,计算机的性能也大幅提升,数字化技术在石窟寺造像类文物上的应用也越来越多,相比较而言,敦煌莫高窟的数字化技术应用较为成熟[1].与古建筑不同,造像类文物属于非规则文物,仅凭几处简单的尺寸无法对其进行模型推演重构.对于非规则文物,真三维彩色模型的重构是一切数字化的基础.目前,对文物类对象进行三维重建主要有三种方法.
利用三维激光扫描数据+影像同名点贴图的方法实现文物对象真三维彩色模型重建是比较成熟的方法,该方法通过设立多个站点对同一对象进行多角度扫描,经过拼接、去燥、去冗等一系列处理,实现文物对象的真三维几何重构.然后,基于共线方程的原理将利用高清单反相机获取的多张纹理照片分别映射至高精几何模型,最终完成真三维彩色模型的重建[2-3].该方法的确能够实现造像类等非规则文物的三维重构,但其几何精度一般只能达到几毫米,在单相贴图环节,每张照片需手动选取至少4对及以上同名点,精度差且效率极低.目前比较成熟的软件有美国天宝的Realworks、法国Technodigit的3dreshaper和武汉大学的ModelPaint等.
第二种方法可称之为旋转平移模型法,其贴图原理与第一种方法相同,区别是直接在透视模式下,通过旋转平移模型至相片拍摄视角来计算影像拍摄时的空间位置和姿态而非通过选取同名点的方式.旋转平移后,影像相对于模型的定向元素被确定,从而完成映射过程.另外,被映射的相邻两张纹理其接缝可以被编辑以达到渐变的效果,代表性的软件有Autodesk公司旗下的Mudbox软件.该方法虽然一定程度上提高了重建效率,但是其准确度难以控制,尤其是在相邻纹理的接缝区域（不适合大体量复杂对象）.并且,目前的软件尚不能对高精细大数据量的几何模型进行操作,需要分块进行,效率低下.
第三种方法为近景摄影测量方法,即利用高清相机对对象进行多视角高重叠度拍摄,通过重叠影像空中三角测量、点云密集匹配等过程,实现对象三维模型的重构.该方法的优点是重建效率高,纹理信息丰富准确,但其问题是重建后的三维模型几何精度相对较低,不能够满足某些高精度量测的需求.
针对上述三种方法,本文将结合关节臂激光扫描的高精幾何特性和近景摄影测量技术的精细纹理特性,实现造像类文物的快速精细真三维重建.
1 重建原理及方法
1.1 高精几何模型重建
文物类三维高精度几何重建主要采用三维激光扫描技术.地面激光扫描仪以Faro、Reigl、Leica等仪器为主,一般扫描分辨率可达到毫米级,但是针对造像类文物,地面激光扫描仪并不能获取完整的、均匀的、精细的点云数据.综合考虑测量精度、扫描范围、获取效率三方面因素,基于关节臂式激光扫描系统获取的高精点云数据所构建的三维模型,能够有效地记录造像类文物精细的三维几何特征.从机械组成来看,关节臂式激光扫描系统主要由坐标测量机和激光扫描头组成.坐标测量机的工作原理是在离基座最远的关节端部安装测头,在各个旋转关节处安装角度编码器,测出相邻两关节臂之间相对的旋转角度,在各关节臂长度固定且已知的情况下,就可以通过空间齐次坐标变换的方法,求得测头相对于仪器基座的空间方位,从而实现对球半径空间范围内任意一点进行坐标测量的功能,如图1所示.
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参考文献：
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