试论文化遗址的三维真实感建模及虚拟展示技术研究

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1、西北大学硕士学位论文文化遗址的三维真实感建模及虚拟展示技术研究姓名：刘军申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：耿国华20090601摘要文化遗址是研究古代历史、艺术和科学技术发展的极其重要的实物资料。一方面，这些年代久远的历史文化遗产随着时间的流逝正经受着相当程度的损害，亟需数字化保护。另一方面，要在世界范围内传播并提升其浓重的文化旅游价值，也亟需真实感的数字化展示技术。本文以实现唐小雁塔遗址建筑群的数字化展示为应用背景，主要围绕文化遗址三维扫描建模技术的工程应用和三维虚拟展示系统的设计与实现

2、两个方面展开，重点研究文化遗址的数字化获取、三维场景建模和三维虚拟展示等关键技术，以期为其它文化遗址的数字化保护工作提供示范和借鉴，具有重要的研究意义和应用价值。本研究得到国家自然科学基金项目的资助，主要研究进展包括：1．基于大场景三维激光扫描和近景数字摄影技术，提出了一种融合的激光扫描测量方法，实现了对小雁塔遗址场景无损、快速、准确的三维测量。进一步，将考古史料与真实测量数据相结合，实现了小雁塔遗址古建筑群场景的三维重建，解决了这一珍贵文化遗址的数字化保护问题。2．针对大场景点云配准的误差问题，提出了一

3、种改进的迭代配准算法，通过准确计算相邻点云的三维边缘点，并在迭代过程中不断优化转换矩阵，有效提高了配准的精确度。应用该算法实现了小雁塔塔体点云的配准，取得了比较理想的结果。3．针对大场景点云分割的复杂性问题，提出了一种实用的粗分割算法，基于激光扫描回波信号强度的统计分布，通过对无效信号的过滤，能快速提取出目标实体。应用该算法实现了小雁塔点云的粗分割，取得了比较理想的结果。4．针对大场景点云曲面重建的效率问题，设计实现了一种改进的三角网剖分算法，通过将逐点插入法与分治法结合，简化了搜索判断过程，有效提高了算

4、法效率。应用该算法实现了小雁塔塔体的三维模型重建，取得了比较理想的结果。5．针对网络环境下实现文化遗址三维虚拟展示的特定需求，设计实现了一个基于MapInfo技术和VRPlatform技术的文化遗址三维虚拟展示系统，在文化旅游领域有一定的应用价值。关键词：数字考古，三维测量，场景建模，虚拟展示Researchon3DScenesModelingand3DVirtualDisplayforCulturalHeritageSites—-TakingtheSmallWildGoosePagodainTang—D

5、ynastyastheCaseAbstractCulturalHeritagesitesaretheveryimportantmaterialdataintheresearchoftheancienthistory，culture，artandthedevelopmentofscienceandtechnology．However，withthepasmgeoftime，theseancienthistoricalandculturalsitesarereceivingconsiderabledamage

6、s，whichmakethedigitalprotectionofthesesitesinurgentneed．Inaddition，thereality-basedvirtualdisplaytechnologiesareaswellingreatneedtowidelyspreadthehistoricalcharmsofthesesitesandimprovetheirculturalandtouristvalues．TakingtheSmallWildGoosePagodainTang．Dynas

7、ty硒thecase，thispaperfocusonthefollowingtwoaspects：theengineeringapplicationofthe3Dscenesmodelingbasedonlaser·scanningtechnology；thedesignandimplementationofthe3DscenesvirtualdisplaysystembasedonMapI面oandVRtechnology．Thepapermainlyresearchesthekeytechnolog

8、iesofthedigitaldataacquisition,andofthe3Dreality．basedmodelingfromrealdata,andofthe3Dvirtualdisplayfortheculturalheritagesites．Then,theresearchshouldprovideanexampleandreferenceforthedigitalprotectionofothercultureh