三維影象技術論文

　　三維影象技術是現在國際最先進的計算機展示技術之一,下面小編給大家分享，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　篇一

　　基於圖形影象的三維建模技術探討

　　摘要：現代的工程建築設計、產品設計和地理資訊研究等方面離不開三維建模技術。虛擬場景的構建是虛擬技術的重點和難點，同時，在產品設計中也要應用影象圖形的融合技術來構建三維模型。本文對基於圖形的三維建模、基於圖形的三維建模和圖形影象混合建模進行了探討，為三維建模提出了新的思路。

　　關鍵詞：圖形影象;三維建模;探討

　　中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9599 ***2013*** 02-0000-02

　　1 基於影象的虛擬建模技術

　　1.1 基於影象建模技術的實現過程。基於影象的建模技術技術擺脫了對三維幾何的依賴，單純利用照相機拍攝的離散影象或攝像機錄下的視訊影象為基礎，經過技術處理後生成真實的景觀影象，之後利用適合表現圖片景象的空間模型把全景影象做成虛擬的實景空間，通過軟體操作，可以對實景空間進行前進、後退、環視、仰視、近看、遠看等操作，實現使用者對場景的三維角度觀察，這些操作過程在普通計算機上就可以實現。全景生成技術是基於影象處理來建立三維模型的關鍵，有了它就可以實現對實景的虛擬再現，生成的全景圖按照可瀏覽的角度劃分為柱面全景圖和球面全景圖。柱面全景圖可以滿足對水平空間的360度轉化觀察，而球面全景圖可以實現經緯360的瀏覽轉化。

　　1.2 基於影象建模的基本方法。按照視覺的形式來構建三維模型是計算機視覺領域中的典型技術，主用用車船、飛機等交通工具的導航裝置上。由Pollefeys等人提出的多幅影象的處理技術，主張從同一物體所對應的幾個不同的對應點資訊中提取出物體外形的輪廓資訊，這些資訊由5部分構成：匹配和抽取特徵點;相機定標;重投影影象生成;立體像的校正位置和曲面散亂點構建。建立立體視覺模型有一個完善的基本原理，具體內容是：根據已知的兩幅照片來確認物體所一一對應的點，這些對應點實際上是物體表面上同一個的投影形成的兩個不同位置的點。通過對物體同一點在兩個圖片中的兩個投影點位置的確定，可以找出相機內部和外部的引數。然後，從兩個照片的同一投影點出發，畫出每兩個對應點的形成的直線，這些直線在空間上會有一個交點，這個點就是場景中物體上某個點的三維座標。這樣通過對物體的每個點就進行這樣的

　　1.3 基於影象的三維建模技術的效能分析。基於影象來進行三維建模的優點有：漫遊的效果和處理的時間僅僅受到畫面解析度的影響，而不會受到場景複雜度的影響;事先形成的影象既可以是計算機生成的，也可以是照相機拍攝的，即使二者混用也不會對模型的形成造成負面影響;有很強的真實感，可以收到身臨其境的效果;操作中處理的資料量小，所以對計算機的硬體軟體要求不高，實用性強。

　　總之，基於影象的虛擬建模技術可以很好地對實物進行虛擬化處理，是對無法進行CAD製圖環境的有益補充，可以廣泛應用在建築、模型設計、交換式遊戲、虛擬空間構建和遠空間研究等許多熱點領域。

　　2 基於圖形的建模技術

　　基於圖形的建模技術是利用計算機圖形學的原理來按照幾何圖形建模的技術，這是一種傳統的構建三維模型的方法。

　　2.1 基於圖形來建模的一般過程。構建二維圖形是基於圖形建模的前提。目前常用的繪製幾何模型的軟體主要是CAD系統，它可以實現圖形的繪製和三維圖形的轉化。一個和多個樣條線組成了二維圖形，通過使用Extrude、Bevel、BevelProfile、Lathe和Lattice的編輯修改器，可以實現從二維圖形到三維幾何體的轉化。

　　2.2 CAD系統在圖形轉化和三維建模中的應用。基於圖形的三維建模技術主要的應用領域就是進行產品或建築的設計。CAD技術以其強大的繪圖和轉化功能，可以提高對設計產品型面分析、裝配干涉分析、強度分析、機構運動分析效率和準確率，為產品的設計和開發節省時間。

　　3 基於圖形和影象的混合建模技術在產品設計中的應用

　　從國內外建模技術的發展來看，基於幾何圖形和影象的混合建模、人工智慧和感知理論成為了虛擬現實技術的發展方向。基於影象的建模僅能提供一個虛擬環境，這種環境中難以實現使用者和實體之間的互動，而幾何模型實體必然是使用者產生互動作用的物件。因此，虛擬建模的理想設計必然提高真實感、逼真度和實時性，混合建模技術所建立的三維場景模型具備了這樣的優勢，圖形和影象的融合可以在計算機中形成真實感圖形。3DSMAX、SoftImage等軟體帶有的強大的紋理對映功能很好的融合了圖形影象技術。

　　3.1 影象定位。影象定位就是把設計產品的外在形狀特徵定位到產品表面的應有位置，在二維空間中，這樣的定位是很容易的。如果影象的原點是01***0，0***，則設計產品的表面點的對映點為0p***x，y，z***，如下圖所示。

　　產品模型影象定位

　　3.2 物體表面形態細節度量。工業產品的外在形態是一種客觀的物理存在，兼具圖案特徵和形貌特徵。產品的表面圖案的視覺效果和質感取決於它的光學結構，而表面形貌的內容則是產品表面的幾何層次細節，對產品的功能有很大影響，比如一個零件的表面光滑程度、波紋的細膩度、形狀的規則程度、溝槽、凹坑和凸臺的形狀等，產品的圖案和形貌共同構成了產品的外在形狀。產品的外在形貌和圖案是相互影響的關係，一方面，表面的形貌本身就是一種圖案，它直接影響了產品表面的光學效果，形貌不同光澤和反射率就不同，從而讓產品具有不同的感觀;另一方面，表面圖案可以改變形貌特徵，進而使外形具有了良好的模擬效果。所以，綜合考慮圖案和形貌，對於產品的模型的外觀細節量度可以從以下幾個方面入手：a顏色和明暗：反映材質和影象的特徵;b反射率：由影象和幾何體決定;c圖案和凹凸：有影象和對映決定。根據是上述的量，我們可以用這樣的公式來表示細節量度：A――細節量度;G――產品的幾何形狀;M――產品的材料;I――產品的外觀影象;m――影象和圖形融合後的對映;被設計的產品的外觀細節量度為：A=f***G，M，I，m***

　　3.3 特徵描述。特徵描述就是在產品的表面資訊影象和零件的形狀之間建立聯絡，從而生成有生產意義的產品模型，影象和圖形相融合的描述方式為：{關聯實體：影象中的幾何形狀;關聯表面：產品的表面面片;影象定位引數：產品對映影象的定位點和位置;影象資料：產品外觀屬性的相關資料如解析度、大小、I***r，c***等;對映變換：把影象嵌入到產品外形的指定位置的相關轉化函式;檢測引數：描述產品表面加工所需要的引數，如顏色、紋理、精確度等;加工描述：得出產品的形貌方式}

　　4 結束語

　　以計算機技術為支撐的三維建模技術在多個領域被廣泛應用，虛擬現實技術成為了一個快速發展的創新點，無論是來理論研究，還是在硬體建設上都都取得了不俗的成就。國內的許多研究單位都在大力開展虛擬現實和建模技術的開發，通過大量的實踐來積累經驗，為以後的技術發展作出了許多有價值的探討。而對於市場主體的企業來說，總是迫切需要新的技術來支援他們的產品設計和開發，所以基於圖形影象的三維建模技術和二者相融合的建模技術必然還會在產品設計、工程設計等方面發揮更大的作用。

　　參考文獻：

　　[1]劉燕.基於圖形影象的建模技術研究[J].數字技術與應用，2010，24***08***：***134-135***.

　　[2]李博.CAD三維繪圖研究[J].機械管理與開發，2008，23***7***：***105-107***.

　　[作者簡介]王豔***1982.10-***，女，山西，呂梁學院，軟體工程，講師，本科。

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