影视动画三维模型应用综述.doc

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1、影视动画三维模型应用综述作者：徐正则单位：华东师范大学传播学院实验中心激光扫描仪是一种常见的三维扫描仪，“利用三维激光扫描技术，可以深入到复杂的现场环境及空间进行扫描操作，并可以直接实现各种大型的、复杂的、不规则、标准或非标准的实体或实景三维数据完整的采集，进而快速重构出实体目标的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据。":1]三维扫描所获取的数据不同于手工建模所构造出的线、面和实体数据，扫描得到的数据称为“点云”，“点云数据是由大量的离散点构成的。这些离散点并不是无规则的排列在一起，而是按照一定的行列间隔有序排列。”[2]可以利用三维重构

2、技术通过这些点云数据来恢复被测表面的网格模型或曲面实体模型。三维扫描技术能快速完整地获取物体的三维信息，并能够方便有效地生成其三维模型，具有精度高、省时省力的优点。其主要缺点，首先是三维扫描仪特别是高精度的激光扫描仪硬件价格昂贵，其次模型的精度和测量点的间距有关，间距越小，精度越高，但需要处理的点云数据量也呈几何级增加。基于真实照片的三维立体建模基于照片的三维建模是指使用一张或几张不同角度的数码照片来创建三维的立体模型。它克服了传统建模技术的许多不足，有一定的优越性。比如，它克服了三维扫描仪的应用限制，由于受空间、地点等因素的限制（如摩天高楼

3、等一些被测物体体积庞大），一般大型的三维扫描设备无法进行测量。这种建模方式无需昂贵的三维扫描仪就可以快速高效地创建复杂物体的三维模型，并且“基于图像的建模与绘制技术为我们提供了达到照片般真实的一个自然的方法。它使我们可以用较短的建模时间、较快的绘制速度来获得以前从未有过的照片真实效果。”[3]基于真实照片三维建模方法的发展历程与趋势1、手动建模早期，基于真实照片的三维建模方法是作为手工建模的一种辅助手段，可以在一定程度上提高建模效率。此时照片只能用来定位规则几何体的顶点位置，然后根据这些顶点来手工创建模型。这种方式的局限在于只能创建规则几何体

4、的三维模型，比如大楼、书本等立方体，对于不规则的网格多边形（mesh）和曲面却束手无策。2、半自动化建模EosSystems公司开发的PhotoMode1er和Re—a1VIZ公司开发的ImageMode1er（现被Autodesk收购）就是两种功能相似的工具软件，它们可以根据几张不同角度的照片来创建物体的三维立体模型，但在分析和计算三维场景之前，需要首先手动放置标记点，也称参考点（ReferencePoints),一个一个地对齐物体的顶点位置，或手动指定位于物体边缘的参考线(ReferenceLines),因此也被称为半自动化建模。它在创建

5、模型之后，还能根据照片中的像素手动提取贴图材质，从而创建出照片级的具有真实感的三维模型。3、全自动化建模建立在半自动建模工具的基础上，近来随着模式识别和人工智能等技术的发展，基于真实照片的三维建模工具的功能进一步增强，使无需人工参与的全自动化建模方式逐渐成为可能，目前业内领先的相关公司争相研发，力求取得关键技术上的突破。代号为ProjectPhotofIy的实验工程项目(现改名123DCatch)是Autodesk实验室(Autodesk1abs)里的一款实验性工具软件，目前处于研究、开发和测试阶段，现可以试用其全自动化的建模功能。只需把同一

6、静止物体的多角度照片输入，该工具会通过网络，把这些照片传送到后台的Autodesk云计算系统，经过大量的自动识别和计算之后，输出经过了三维重建后的3Dmesh模型。由于该技术极为复杂，且容易受到物体的复杂度以及实际输入的照片序列与理想值之间差别等各方面的干扰和影响，实际部分制作仍需要一些手工调校，以辅助计算机进行识别。基于真实照片的全自动建模技术集中了各类优点，代表了一种先进且高效的建模方式，值得进一步关注和研究。本文以实验项目ProjectPhotofly为例，探索其基本建模方法和制作流程。全自动化建模方法、流程与技术原理1＞基本方法本文以

7、实验项目Autodeskl23DCatch/ProjectPhotofly为例，介绍该软件创建三维模型的基本方法。Autodeskl23DCatch/ProjectPhotof1y是一种基于多张真实照片分析计算后，自动生成具有照片级真实感（photo—rea1istic）的三维立体模型和场景的客户端一服务器架构的软件。它通过客户端与用户交互，利用后台的服务器组来计算和处理照片中的信息，最后自动生成三维场景模型。它把待建模的物体归为四种基本类型：小型静止物体、室内环境和装饰物、静止的人像以及建筑物等室外大型物体，这四种类型物体的基本建模方法如图

8、1所示。2、主要流程（1）使用数码相机拍摄原始的照片图像集。（2）在Autodesk123DCatch客户端中选取CreateaNewCapture,登录Autod