三维数字化技术在三星堆遗址中的应用

提出使用三维数字化技术,对三星堆遗址进行三维建模,其中涉及如何对遗址进行激光扫描,获取场景的点云数据以及数据的后处理.本文采用Riegl LMS-Z420i三维激光扫描仪和尼康D100数码相机获取三星堆遗址的点云数据和纹理数据,并通过PolyWorks软件实现点云数据的配准和三维建模.     

融合航摄影像与地面照片三维重建技术在考古中的应用

随着摄影测量与三维建模技术的快速发展,三维数字化重建已成为当前考古研究及文物保护的重要途径。由于考古遗址通常占地面积较大而细部结构复杂精细,单一的数据采集手段很难满足建模需要。以广西桂林靖江王陵为研究对象,介绍了影像建模的原理,同时从数据采集的范围、效率入手对无人机倾斜摄影与地面拍照两种数据采集方式进行了分析,提出了航摄影像与地面照片自动融合的三维数字化重建方法。最后通过与高精度三维扫描仪获取的点云数据进行同名点精度检验,分析了获取的模型点云精度。结论表明,该三维建模方法具有全面、快速、高精度的特点,对于考古研究及文化遗产的保护具有重要的意义。     

一种面向高分辨率激光扫描点云的三维建筑物的风格化渲染方法

目前,三维激光扫描仪已经可以方便且快速地获取大范围建筑物的高分辨率三维点云数据。然而,尽管高分辨的建筑物点云数据可以精确且直观的描述真实的建筑物场景,但是由于点云具有离散化的特点,传统直接展示原始三维点云数据的方法缺乏良好的视觉效果。针对高分辨率激光扫描点云的渲染问题,本文提出了一种面向高分辨率激光扫描点云的三维建筑物的风格化渲染的方法。该方法首先提出远距离点采样方法,在简化点云数据的同时保留其三维结构化信息,然后引入基于神经网络的风格渲染方法高效渲染三维建筑物网格数据,最后提出了基于KDTree的网格数据与点云数据的融合方法生成渲染点云。实验表明,该框架可有效地将给定二维图像的风格转化为三维建筑物风格,在保证良好视觉效果的同时,保留了建筑物的精确三维几何信息。     

三维激光扫描技术在开平碉楼保护中的应用研究

近年来,具有扫描速度快、精度高等优点的三维激光扫描技术为空间三维信息的获取提供了强有力的技术手段.文章通过研究三维激光扫描技术在世界文化遗产——开平碉楼的应用,对从点云数据获取、预处理到如何快速准确建模的完整流程进行了详细的分析并优化了技术路线,以及针对此项新技术与传统测量技术的优劣进行探讨.研究结果表明,三维激光扫描技术对古建筑的量测具有重要意义,可为广东省的古建筑修缮保护与展示提供强有力的数据支撑与技术支持,并达到真实比例的虚拟仿真三维效果.     

基于四目系统的复杂表面高精度密集空间点云获取方法

在敦煌莫高窟文化遗产数字化保护中,针对基于立体视觉的方法对目标进行三维重建时,复杂表面缺乏特征点,难以获取高密度和高精度空间三维点云的问题,提出了一种基于投影和四目立体视觉的方法。首先,采用投影仪向目标投射黑白棋盘格,并检测角点;然后通过软件细分,将棋盘格在横向和纵向分别平移9次,将棋盘格角点数扩展81倍;最后,用基于四目立体视觉系统的匹配策略,短基距系统用来立体匹配,长基距系统用来计算空间坐标,获取均匀、高密度和高精度的三维点云。实验结果表明:与传统的Harris算子相比较,所提方法获取的三维点云数据能更准确地描述目标的三维结构,点数在数量级上有提高。精度方面,所获取三维点云空间坐标的绝对误差小于1 cm,相对误差小于10%。     

基于RBF神经网络的三维点云数据孔洞修补

三维扫描获取点云数据,往往由于被测物体自身形状复杂,扫描设备本身局限或者外部遮挡而出现孔洞,影响后续重构精度.由此提出一种基于RBF神经网络的三维扫描点云数据孔洞修补方法.该方法首先基于法线信息和KD tree提取三维点云的孔洞边缘信息,基于蒙特卡罗法在特征平面内生成填充数据点;然后将采集到的孔洞边缘特征点作为样本点集...     

基于Geomagic Studio的点云数据处理与三维建模技术

该项目用到一款点云数据处理软件Geomagic Studio,在处理非大量点云数据时具有一定优势。该文中,笔者主要介绍利用Geomagic Studio软件处理扫描获取的点云数据生成曲面模型,然后生成三维模型的过程。从数据预处理、提取特征线、构建曲面、生成三维模型4个基本步骤对基于Geomagic Studio点云数据处理三维建模技术进行了分析和总结。     

基于多Kinect的三维人体重建系统

结合KinectFusion技术,设计并实现了一种基于多台Kinect的三维人体重建系统.该系统使用两台Kinect分别采集人体上下两部分的点云数据,通过标定得到两台Kinect的姿态关系,并基于标定结果,使用迭代最近点(ICP)算法对两部分点云进行配准得到完整的人体三维模型.试验表明,系统设备成本低、部署简单,能快速并较高精度地获取人体三维点云.     

点云数据在室内场景信息获取与装潢设计中的应用

以位于厦门市新城际广场商品房为研究对象,提出基于高精度、高速率的三维激光点云数据的室内场景三维信息研究.通过三维激光扫描,对采集的点云数据进行拼接、去噪等预处理,并基于点云数据运用算法,精确提取砖块和管道信息,绘制室内的几何平面图、二维线划图,实现室内信息数据的有效获取及分析.应用结果表明,三维激光扫描技术对室内三维数据的提取及场景设计效率高,大大降低了数据采集的时间成本和人工成本,提高了生成实践效率.     

基于三维激光扫描的岩体结构面信息提取

以地下矿山工程中的岩体结构面信息为研究对象,应用三维激光扫描技术与地质构造分析相结合的研究手段,将岩体结构面信息提取和三维激光扫描技术进行系统集成.利用Z+Flasercontrol点云数据处理程序和Geomagic Studio逆向工程软件对围岩点云信息进行预处理.基于Java语言开发了由点云数据获取结构面信息的点云数据处理系统,并应用Dips地质构造分析软件分析结果,结合人工测量数据验证此系统的准确性与可行性.研究结果表明,和传统方法相比,该方法具有快速、自动、高精度和远距离测量的优点.     

基于深度学习图像描述子的三维彩色点云配准

不断发展的激光扫描技术使得获取三维空间中的彩色点云信息更加方便.但是,如何将多个采集点生成的彩色点云数据统一在同一个坐标系下,构建一个完整的数据模型仍是一个挑战.因此,提出了一种基于深度学习的图像描述子,将其应用于三维彩色点云配准中,能够以较高精度获取点云配准的初始位姿.首先,根据点云和图像之间的一一对应关系,将三维彩色点云投影为图像;其次,使用卷积神经网络提取关键点邻域的局部特征,结合方向梯度直方图,形成组合描述子;再次,根据计算出的组合描述子计算点云的匹配点对,得出点云间的转换关系,实现点云粗配准.以实际的三维彩色点云数据与多种配准算法进行对比,验证了所提方法的有效性.     

基于自动提取特征点的三维人脸表情识别

为实现完全自动的人脸表情识别,提出一种基于自动提取三维及二维特征点的三维人脸表情识别算法.该算法采用在三维点云、深度图像以及三维点云对应的二维特征图像上分别自动获得特定特征点,并将非点云上获得的特征点映射回三维点云以获得全部需用特征点的方法.基于这些自动获取的特征点得到三维欧氏距离组成25维特征向量以待分类.通过运用支持向量机作为分类器,取得了平均87.1%的6种基本表情的分类结果,其中惊讶、开心表情的分类结果分别达到了92.3%和91.7%.      

基于三维激光扫描与无人机倾斜摄影技术对异形建筑三维建模的融合应用

利用三维激光扫描技术以及倾斜摄影测量技术进行实景三维建模是常用的技术手段,通过2种手段获取的点云数据对空间方面的展示效果及精度存在差异,尤其在测量目标是结构复杂、材质特殊的异形建筑物时,2种技术所获取的点云数据各有优劣势,保留2种点云数据表现较好的部分,再通过多个空间同名公共点进行转换、匹配,将2种点云数据融合.以较具代表性的异形建筑物——厦门"鸟巢"建筑为例,分别利用三维激光扫描技术以及无人机倾斜摄影测量技术对其进行数据采集以及内业处理,并对2种技术的优缺性及融合后生成的三维模型精度进行分析、探讨,为应对复杂测量环境下对目标建筑物进行实景三维建模提供一种新的思路.     

图像三维模型重建方法研究

提出一种基于数据挖掘技术的图像三维模型重建方法.首先对图像进行去噪处理和缺陷修复,并采用点云配准将不同图像分配到统一坐标系中,过滤掉图像中的冗杂信息;然后通过TSDF算法对点云配准后的图像进行数据融合,获取完整的点云模型;最后在OpenGl条件下对点云模型实施渲染,完成图像三维模型的重建.实验结果表明,该方法具有较高的重建效率和配准效率,重建的图像三维模型真实性高,边缘和纹理的处理效果清晰.     

基于激光扫描技术的三维模型重建

随着科技的不断发展,三维激光扫描技术以其独有的优势在文物数字化保护、工业测量、城乡规划、自然灾害调查等领域得到了广泛的应用。本文通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据,并对原始测量的点云数据进行处理,得到正确的建筑物的表面信息,然后再通过构建三角网建立三维表面模型,通过进行纹理映射实现建筑物三维可视化模型重建。     

基于三维激光扫描数据的金龙塔结构研究

以金龙塔为研究对象,基于三维激光扫描技术,探讨三维激光扫描技术应用于古建遗址数字化保护的工作流程,包括技术方案的制定、外业数据采集和内业数据处理、成果展示等。研究结果表明,三维激光扫描技术可以有效提高建筑现状采集效率,保证外业数据获取的完整性。该研究充分肯定了该技术在古建筑保护领域的应用优势,为古建筑领域的结构研究开辟了全新的途径。     

一种结合了栅格化和特征判断的点云压缩方法

为解决三维激光扫描技术获取的点云数据数量庞大,致使后续数据处理效率降低的问题,采用算法研究和编程试验的方法,栅格划分点云数据,研究空间栅格的拓扑数学模型和栅格中点云特征判断机制,提出一种新的压缩方法并编程实现,试验分析了该方法的压缩效果.研究结果表明:该方法在实现高效压缩的同时能够保留大量的特征信息,为后续的三维模型重建奠定基础.     

一种结合了栅格化和特征判断的点云压缩方法

为解决三维激光扫描技术获取的点云数据数量庞大,致使后续数据处理效率降低的问题,采用算法研究和编程试验的方法,栅格划分点云数据,研究空间栅格的拓扑数学模型和栅格中点云特征判断机制,提出一种新的压缩方法并编程实现,试验分析了该方法的压缩效果.研究结果表明:该方法在实现高效压缩的同时能够保留大量的特征信息,为后续的三维模型重建奠定基础.     

采用激光扫描的古田会议会址三维几何造型建模

将三维扫描的建模方式与传统的几何造型的建模方式相结合,提出基于激光扫描的三维几何造型建模方案.重点解决地面激光扫描仪(TLS)获取三维点云时站点布设与数据处理、几何造型中点、线、面、体的提取与三维建模,以及纹理数据处理等问题,实现目标建筑的真实感三维建模.以福建省上杭县古田会议会址为例,建立精细的三维模型.结果表明:该方案能够实现典型中式建筑风格的文化遗址数字化建模.     

秦陵文物数字化及虚拟复原研究综述

文化遗产是中华五千年悠久历史的重要载体,也是传承中华文化的特殊资源,然而,历经千百年的风化侵蚀、战火和历史变迁,文化遗产都遭到或多或少的冲击和破坏。传统复原方法存在记录手段单一、信息不全面、手工复原周期长、展陈受限、人工管理效率低等缺陷。利用三维扫描技术、数字化手段及信息化方法对文物进行数字化建模及虚拟复原与展示等,能够极大地缩短文物复原周期,可避免由于直接接触对文物造成的二次破坏;同时,借助于计算机视觉、人工智能、光学扫描等技术,能够为新形态考古发掘与文物保护奠定基础。针对文物修复与保护领域的这些重大需求,西北大学可视化技术研究所项目组自20世纪90年代起就开展了相关研究,取得的系列成果已应用于秦陵等多个文物保护单位。该文从古人面貌虚拟复原、复杂外观文物数字化、考古遗址场景建模与展示、考古过程记录与应用、破损破碎文物虚拟修复、文物碎片自动分类文化遗产的数字展示传播7个方面,对项目组近期的最新研究工作进行总结和分析,并对未来的研究方向进行展望。