面向三维几何建模的数据融合与交互修补技术研究

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利用激光扫描仪进行场景的三维重建在文物保护与考古领域具有广阔的应用前景。然而,该技术尚不成熟,其中很多关键技术仍然需要进一步的研究。时下流行的三维建模软件如Poly Works和Geomagic等,虽然功能强大,各有千秋,但都存在一定的不足之处。为了弥补现有软件的不足,本文从实际应用出发,根据文物建模工作的需要,实现了现有软件无法实现、而工作中亟需的两个功能。 在文物重建的过程中,我们经常遇到这样的建模对象:它们庞大却又局部地具备精细的几何细节。使用精度低的扫描仪扫描会丧失其细节部分,而使用精度高的扫描仪扫描则会造成数据量庞大以致现有计算机硬件无法处理。针对这种情况,我们使用Cyrax 2500等精度较低的远景激光扫描仪来获取整个场景的数据,同时使用VIVID 910等高精度的扫描仪获取局部精细数据。但是,现有的软件无法在保持各自数据的精度并且不增加冗余数据的前提下,完美地结合来自不同扫描仪的数据,实现三维重建。针对这个问题,本文首先对来自不同扫描仪的数据分别进行重建,然后把它们配准到同一个坐标系下,最后在边界处利用分辩率渐变的网格把它们缝合起来,得到由局部细节和整体数据完美融合的三维模型。 对于本身就已残损的建模对象,尤其是一些珍贵的文物,在实物上进行修补是不现实的。为了恢复其本来面貌,我们的做法是将残损模型三维重建,然后在计算机中实现虚拟的修复。用户如果想恢复文献记载或者自己心中所想的物体原貌,需要对模型做一些虚拟的雕刻操作。但是现有的建模软件没有考虑到这个应用,所以并没有实现这个功能。本文提供了一些交互式操作,可以修复模型的残损区域,并且通过一些雕刻操作以及几何纹理的拷贝粘贴等操作,得到与周围原有数据在几何以及纹理上一致的修复结果。
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