基于逆向工程技术的文物数字化建模及应用.pdf

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1、法压料技大学论文题目：基于逆向工程技术的文物数字化建模及应用学科门类：工学一级学科：机械工程培养单位：设计与艺术学院硕士生：姚增凯导师：葛正浩教授2014年3月MoDELD叮GANDAPPLICATIoNoFDIGITALCULTURALRELICSBASEDoNREVERSEENGINEERINGTECHNoLoGYAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScience&TechnologyinP扒ialFulfillmentoftheRequirementforthe

2、DegreeofMasterofEngineeringScienc————e．ByZengkaiY—a————o——ThesisSupervisor：ProfessorZhenghaoGe．March，2014基于逆向工程技术的文物数字化建模及应用摘要计算机技术的发展及应用加速了文物数字化的研究进展，并取得一定成果。文物表面纹理往往较为复杂，其曲面的精确获取具有一定难度，如何快速准确获取文物的三维模型成为文物数字化过程中的关键。为了对文物进行有效地保护并充分发挥其价值，使人们通过对文物的参观以了解历史文化

3、的同时，减少不可避免的破坏，本论文利用逆向工程技术对文物数字化建模进行研究，并将获取的数字化文物以虚拟博物馆的形式进行展示。具体研究内容如下：首先，对点云数据的获取方法及处理进行研究。在对点云数据的获取方法研究上，包括对破坏性测量和非破坏性测量，接触式测量和非接触式测量两种对应的点云数据的获取方法研究；分析了基于激光三角法的Vivid910扫描仪和基于结构光法的3dss扫描仪的扫描原理，并使用Vivid910三维扫描仪获得了人俑和马俑模型的点云数据。在对点云数据的处理上，通过对处理过程中，点云的对齐，噪声

4、点的去除，点云数据的精简以及点云数据的补缺相关理论研究，结合人俑和马俑模型，获得更为精准的三维模型；通过对模型处理前后的对比，加深了对点云数据处理知识的理解。其次，对文物数字化的建模技术进行研究。研究了曲线曲面建模的基本理论，分析了Nurbs曲线曲面名称中的数学涵义；简述了常用曲线曲面的特点及其生成方法，并利用相关理论进行计算，将计算得到的数据生成了曲线和曲面；通过点云阶段、多边形阶段、曲面阶段进行基于逆向工程技术的曲面构建，使用Geomagic软件创建三维的文物模型。最后，创建网络虚拟博物馆。将逆向工程

5、建模的结果导入到正向建模软件中，使用正向设计软件3dsmax进行后续的场景环境设计，实现逆向工程技术和正向设计技术的统一，创建了虚拟博物馆的模型；通过对纹理映射的基本理论和基本方法研究，包括编程的方法和基于软件的方法，设计灯光和材质参数，使用相应的纹理映射软件对创建的文物模型和数字化博物馆组成的场景进行渲染，创建了三维的数字化博物馆场景；研究了交互设计和虚拟现实系统的相关技术，利用该知识，使用交互设计软件对场景进行交互设计，实现数字化博物馆的虚拟漫游；研究网页设计的要素，利用相应软件初步进行数字博物馆网站

6、的网页设计，将创建的虚拟漫游场景定义为新的网络设计要素，并将其设计到网页上，发布到了网络中，最终创建了可通过网络访问的虚拟漫游的文物数字化博物馆。关键词：文物数字化，点云处理，曲面重构，交互设计，虚拟漫游MODELINGANDAPPLICATIoNOFDIGITALCULTURALRELICSBASEDONREVERSEENGINEERINGTECⅡNoLoGYABSTRACTDevelopmentandapplicationofcomputertechnologyacceleratetheresearc

7、hprogressofculturalrelicdigitization,andsomesucceSSwasachieved．Culturalrelics’surfacetextureisoftenmorecomplex，andithasacertaindegreeofdifficultytoaccurateobtainitssurfacemodel．Howtoquicklyandaccuratelyobtainthree—dimensionalmodelhasbecomethekeytotheproce

8、ssofculturalrelicdigitization．Measuresmustbetakeninordertoeffectivelyprotecttheculturalrelicsandmaximizeitsvalue，andachievevirtualculturalrelic’Stourtolearnthehistoryandculturewhilereducingtheinevitabledestruction。I