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1、计算机科学2008Vol135№123)三维建模技术研究进展栾悉道应龙谢毓湘吴玲达文军(国防科技大学信息系统与管理学院长沙410073)摘要三维建模是许多研究与应用领域的关键技术。对三维建模技术中涉及的三维数据获取与建模方法进行了系统的介绍,重点对激光扫描系统、基于图像建模技术进行了说明与对比。阐述了三维建模技术的最新研究进展及应用。最后指出模型检索研究以及数字化手段存在的问题,对三维建模的研究进行了展望。关键词三维建模,基于图像建模与绘制,激光扫描,三维数据获取AdvancesinStudyof3DModelingLUANXi2DaoYINGLongXIEYu2XiangWU
2、Ling2DaWENJun(SchoolofInformationSystemandManagement,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073)Abstract3Dmodelingisakeytechniquetomuchresearchandapplications.Thispapersystemicallyintroducesequip2mentsof3Ddataacquisitionandmodelingmethods,discussesthecharactersanddevelopmentsoflase
3、rscanningsystemandImage2BasedModelingandRendering(IBMR)inrecentyears.Thispaperalsointroducesapplicationsof3Dmod2eling.Finally,severalproblemsanddeficienciesarepointedoutandfurtherchallengesareforeseenfromthreeaspects:modelingretrieval,digitizingmethod,anddynamicmodeling.Keywords3Dmodeling,IB
4、MR,Laser2scanning,3Ddataacquisition500kHz时,精度大概为5cm)来实时生成水下地形和环境模1引言[1]型。通过建立正确的模型来描述和表现事物的各种属性,是对被测物体进行外观尺寸的测量,从总体上可分为接触现代科学探索事物本身发展、运行规律的一个普遍而且重要和非接触式两种。接触式测量方法既包括最传统的使用卷尺的方法。不论是在应用领域还是在科学领域,对整个世界进的测量方式,也包括复杂的坐标测量机(CMM,Coordinate行三维建模研究,都是一个不断兴起的领域。对现实世界的MeasuringMachine,精度可以达到20微米)。这两种方法也
5、建模和模拟,就是根据研究的目标和重点,在数字空间中对其是机械工程行业常用的工业测量方法。传统的接触式测量不形状、材质、运动等属性进行数字化再现的过程。但慢,而且还给测量带来误差。CMM系统虽然精确度高,但随着先进的数字化仪器及设备不断投入实际应用,计算它是一个非移动系统,安装在一个固定平台上,对被测物体的机辅助下的三维建模技术已经从最初费时费力的基于几何的尺寸有限制。手动建模,发展到包括三维扫描仪、基于图像的建模与绘制随着计算机图形学与视觉、声学、光学技术及其相关设备(IBMR)等多种方法在内的三维建模。建模对象也从简单的的发展,非接触式测量技术得以出现,从而大大丰富了模型获几
6、何体建模,发展到比较复杂的人脸、肢体、发丝等建模,甚至取手段的结果。非接触测量方法中包括激光扫描系统(如是流体的模拟。VIVID910激光扫描仪)、全站仪系统(如AXYZ系统,精度为随着三维建模在各个领域研究与应用的不断扩大和深1:100000,即可以分辨一个尺寸为5米的物体上50微米的距入,有必要对现有的建模方法进行细致的比较和探讨。本文离)、近景摄影测量系统(如V2STARS系统,精度高于1:[2])着重介绍三维信息获取、三维建模、模型表现的整个处理过100000),以及结构光系统(如ShapeCam系统等。程,说明各个过程的发展现状与研究重点,介绍三维建模在各2.1激光扫
7、描系统个领域的应用,并阐述其未来的发展趋势。以VIVID910激光扫描仪为例,激光扫描系统具有一些明显的优点:快速(根据不同的扫描模式,扫描时间从0.3秒2三维信息获取到2.5秒)、数据量大(在不同的模式,至多可以得到77000到在模型数据获取阶段,要获得待建模型物体的外观数据,300000个点的数据)、精度高(扫描精度分别为0.22毫米和如长宽尺寸、深度数据。在不同的研究与应用领域,根据需求0.16毫米)而且操作简单。可以根据物体大小的不同和测量的不同,获取数据的类型与方法也有较大的不同,
