三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學(xué)中的應(yīng)用論文答辯ppt

歡迎各位老師、同學(xué)參加答辯！畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯課題名稱：三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學(xué)中的應(yīng)用答辯人：楊科指導(dǎo)老師：吳祿慎教授答辯時(shí)間：2013年6月8日目錄點(diǎn)云預(yù)處理4總結(jié)與展望6三維數(shù)據(jù)測(cè)量2實(shí)驗(yàn)3自由曲面重構(gòu)5緒論1緒論1.1、選題的依據(jù)及意義1.三維物體數(shù)字化技術(shù)與可視化技術(shù)在考古學(xué)中的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確獲取文物的各類信息。

2.通過(guò)三維數(shù)字建模技術(shù)可以建立高精度的文物數(shù)字模型，包括外部幾何信息、結(jié)構(gòu)信息以及局部細(xì)節(jié)信息，還可以為文物的數(shù)字測(cè)繪、輔助修復(fù)、管理以及虛擬現(xiàn)實(shí)等拓展應(yīng)用提供最基礎(chǔ)的支撐。

緒論1.2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)關(guān)于考古信息技術(shù)研究的進(jìn)展1.全球定位系統(tǒng)與電子全站2.儀測(cè)繪數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量與三維激光掃描3.儀遙感考古4.考古地理信息系統(tǒng)（gis）5.空間信息可視化與虛擬6.現(xiàn)實(shí)空間信息可視化與虛擬現(xiàn)實(shí)緒論三維數(shù)字建模技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法,以被測(cè)對(duì)象的采樣點(diǎn)(離散點(diǎn))集合——稱之為“點(diǎn)云”的形式獲取物體或地形表面的陣列式幾何圖像數(shù)據(jù)。可以快速、大量的采集空間點(diǎn)位信息,為快速、精確地獲取物體的三維信息，并進(jìn)而建立起科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)模型提供了一種全新的技術(shù)手段。近年來(lái)，在文物考古領(lǐng)域也開(kāi)展了一系列三維數(shù)字建模技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐工作。緒論

1.3、主要研究?jī)?nèi)容1.三維數(shù)據(jù)測(cè)量；獲取考古文物杯的點(diǎn)云數(shù)據(jù)2.點(diǎn)云預(yù)處理：點(diǎn)云除噪、點(diǎn)云插補(bǔ)、刪除、最佳拼接、消差等，為下一步的曲面重建作準(zhǔn)備工作。3.曲面重構(gòu)。對(duì)離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的曲面，完成自由曲面的重建工作。4.實(shí)驗(yàn)；依據(jù)硬件設(shè)備和軟件設(shè)施，完成對(duì)文物杯的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、自由曲面的重建工作。三維數(shù)據(jù)測(cè)量2.1、三維數(shù)據(jù)測(cè)量簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)測(cè)量，又稱產(chǎn)品表面數(shù)字化，是指通過(guò)特定的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法，將物體的表面形狀轉(zhuǎn)換成離散的幾何點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行復(fù)雜曲面的建模、評(píng)價(jià)、改進(jìn)和制造。三維型面檢測(cè)技術(shù)在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、破損零件還原、工業(yè)產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、醫(yī)學(xué)檢查、藝術(shù)品鑒定及三維動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)等許多方面都有著廣泛的應(yīng)用。三維數(shù)據(jù)測(cè)量2.2、投影柵相位法的基本原理1、相位調(diào)制：即通過(guò)投影光柵掃描設(shè)備獲得三維物體表面的變形光柵圖像，它包含物體高度信息。2、相位解調(diào)：即求解出所獲取的變形光柵圖像中的精確相位。3、相位展開(kāi)：即求取包含物體高度信息的光柵絕對(duì)相位值。

三維數(shù)據(jù)測(cè)量2.2、投影柵相位法的基本原理投影柵相位法的的原理光路圖

三維數(shù)據(jù)測(cè)量2.3、測(cè)量設(shè)備介紹

硬件設(shè)備：3DCamega三維數(shù)字化掃描系統(tǒng)

1.一臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)2.DCF系列的單機(jī)兩臺(tái)3.控制盒一個(gè)4.標(biāo)定塊一塊5.三腳架三維數(shù)據(jù)測(cè)量標(biāo)定塊三維光柵圖像采集系統(tǒng)

三維數(shù)據(jù)測(cè)量軟件設(shè)備1、系統(tǒng)控制軟件CPC.exe，用于控制雙機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)、顯示效果以及運(yùn)行動(dòng)作的。2、三維點(diǎn)云反求軟件Winmoire，主要用于從二維圖像到三維圖像的反求、觀察以及自動(dòng)拼接。3、點(diǎn)云處理軟件Cloudform，用于對(duì)點(diǎn)云的預(yù)處理及數(shù)據(jù)保存格式的轉(zhuǎn)換。4、逆向工程軟件Geomagic，主要進(jìn)行三角網(wǎng)格劃分、四邊形網(wǎng)格剖分和曲面擬合，生成高精度的NURBS曲面，完成曲面的重建工作。實(shí)驗(yàn)3.1、實(shí)驗(yàn)介紹1.采用3DCamega三維數(shù)字化掃描系統(tǒng)對(duì)文物杯進(jìn)行光柵掃描，獲得文物杯雙光柵圖像，經(jīng)軟件解相等處理獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)。2.在Cloudform軟件中對(duì)獲得的點(diǎn)云進(jìn)行除噪、消差等預(yù)處理。3.在逆向工程軟件Geomagic中進(jìn)行多邊形和曲面處理，完成面部曲面的重構(gòu)工作。本實(shí)驗(yàn)的目的就是獲得準(zhǔn)確地文物杯三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)：儀器系統(tǒng)的標(biāo)定和文物杯三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。實(shí)驗(yàn)3.2、儀器系統(tǒng)的標(biāo)定1、設(shè)備組裝及連線2、設(shè)備調(diào)整及參數(shù)調(diào)整3、相機(jī)標(biāo)定，轉(zhuǎn)臺(tái)標(biāo)定，打開(kāi)“Cal/Align”→“CameraAlign”實(shí)驗(yàn)雙機(jī)系統(tǒng)標(biāo)定界面實(shí)驗(yàn)3.3、文物杯三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取1、光柵圖像采集：確認(rèn)校準(zhǔn)完畢后，以文物杯做為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集。2、生成文物杯三維點(diǎn)云：在計(jì)算機(jī)中打開(kāi)winmoire軟件，設(shè)置保存目錄后，開(kāi)始拍攝。圖像拍攝完成后，選取圖像中合適的區(qū)域生成點(diǎn)云。實(shí)驗(yàn)cloudform軟件中打開(kāi)的文物杯點(diǎn)云圖

點(diǎn)云預(yù)處理4.1、點(diǎn)云除噪點(diǎn)云除噪選中狀態(tài)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖點(diǎn)云預(yù)處理除噪后文物杯三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖點(diǎn)云預(yù)處理4.2、點(diǎn)云刪除與點(diǎn)云拼接點(diǎn)云刪除用于刪除不理想的或無(wú)用的點(diǎn)云，以及除噪后仍然存在的噪聲點(diǎn)。點(diǎn)云拼接針對(duì)于大型物體以及回型物體，將多次掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換處理，以實(shí)現(xiàn)不同掃描區(qū)域獲取的點(diǎn)集合并和統(tǒng)一自由曲面重構(gòu)NURBS曲面重建的基本流程圖散亂點(diǎn)云點(diǎn)云除噪合并、封裝三角面片編輯松弛、平滑處理探測(cè)曲率構(gòu)造輪廓線四邊域網(wǎng)格NURBS曲面擬合構(gòu)造格柵自由曲面重構(gòu)5.1、三角形網(wǎng)格階段

文物杯三角形面片生成

自由曲面重構(gòu)三角網(wǎng)格圖自由曲面重構(gòu)5.2、多邊形階段孔洞修補(bǔ)孔洞修補(bǔ)前自由曲面重構(gòu)選定孔洞孔洞修補(bǔ)后自由曲面重構(gòu)文物杯所有孔洞修補(bǔ)完成圖自由曲面重構(gòu)5.3、曲面階段NURBS曲面重構(gòu)是在三角面片重構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的

文物杯三角面片圖自由曲面重構(gòu)在多邊形數(shù)據(jù)上自動(dòng)生成四邊形網(wǎng)格。由于自動(dòng)生成的四邊形網(wǎng)格呈現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀，利用網(wǎng)格編輯功能將其排列成比較規(guī)則的網(wǎng)格面。

文物杯四邊域網(wǎng)格自由曲面重構(gòu)生成文物杯UV曲線自由曲面重構(gòu)文物杯NURBS重構(gòu)曲面總結(jié)與展望6.1、總結(jié)1.系統(tǒng)地介紹國(guó)內(nèi)外三維掃描技術(shù)的國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，三維物體測(cè)量在考古學(xué)中的意義及應(yīng)用前景。2.闡述了相位調(diào)制原理相位去包裹的基本原理,研究點(diǎn)云去噪,闡述了拼接技術(shù)的算法與過(guò)程。詳細(xì)介紹了論文試驗(yàn)所使用的軟件和硬件。3.介紹了數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化與模型重構(gòu)的理論。運(yùn)用3D掃描儀對(duì)考古文物杯進(jìn)行掃描,運(yùn)用CloudForm軟件進(jìn)行拼接,運(yùn)用Geomagic軟件進(jìn)行可視化處理。4.本文對(duì)考古文物三維數(shù)字化掃描與可視化過(guò)程做了一個(gè)簡(jiǎn)單的闡述和實(shí)驗(yàn),理論聯(lián)系實(shí)際,對(duì)三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學(xué)