文档介绍：西北大学
博士学位论文
古建筑数字化及三维建模关键技术研究
姓名:王茹
申请学位级别:博士
专业:计算机软件与理论
指导教师:周明全
20100620
要摘相对于我国古代先进的建筑技术成就,我国在古建信息化方面还比较落后,急需利用现代信息技术对古建保护和开发进行探索和研究。本研究以国家自然科学基金项目“文物三维模型的语义标注与本体检索技术研究’’项目和台’’为背景,针对获取古建筑资料的人工测量、激光扫描和二维影像三大方式,研究了工程结构模型、点云数据模型和二维影像形成模型重建的关键技术,取得了一定的成果,论文主要研究进展如下:岢霾⒔⒐沤ㄖS辜饪蚣芴逑怠U攵怨沤ㄖこ探峁P椭亟直接绘图作业量巨大且重复工作多的问题,通过研究古建筑形制化集成的特点,提出了以斗口模数十一等材挥T齑为基础模数,建立一个通用性较强的古建筑常用构件库框架体系。并在此基础上,开发了构件库可视化应用接口。为配合构件组合后的复杂建筑结构的显示速度,研究了构件库模型的不同形式,为古建筑三维工程模型的快岢隽艘恢植问墓沤ㄖこ探峁P椭亟ǚ椒ā8梅椒ㄒ怨沤ㄖ饣嫱纸为出发点,研究了古建筑图纸中的实体元素语义,尺寸标注语义,图样信息的隐含语义的描述方法,获得相关参数,并以此参数调用三维构件库中的三维构件,从而实现古建筑三维工程模型的快速重建。该方法建立了工程级别的精细矢量三维模型,完整重建了古建筑的外形和内部工程结构关系,为古建筑的重建、修复提供了新的技术手段。并以典型单檐庑殿项建筑的三维重建为例,很好地验证了该方法。岢隽嘶诰劾嗥矫嫣卣鞯牡阍剖菥ḿ蛩惴āU攵源笮凸沤ㄖ牡阍剖莅括大量冗余数据,难以直接用于三维重建。研究发现,建筑物垂直地面,在高度方向上的截面的点云数据,一定位于该平面内建筑物的轮廓线上。基于此原理,该算法不需要先对扫描对象进行表面重构,而是在保持建筑物高度方向数据精度的前提下,对数据分层聚类分析,将满足条件的特征点保留下来,删除其余的点,实现整个建筑点云数据的简化。实例证明该算法根据不同建筑外形特征,可以达到%一%以上的精简比率。大大提高了大型古建筑点云数据三维重建的效率。并在小雁塔点云重建中应用,具有良好岢龌诨咎逅氐耐队胺辞笕甑闹亟ㄋ惴ā8盟惴ㄔ诘シ跋模型重建过程中,通过几何体素灭点透视原理恢复三维体素特征点坐标。同时,根据古西北大学博士学位论文速重建奠定了基础。的建模效果。
建筑的特点,对该算法进行了进一步改进,给出了体素标定重建方法。首先利用投影反求算法获取基本体素特征点三维坐标,再根据这些特征点坐标,导出投影矩阵,对摄像机进行标定,从而实现建筑物二维影像到三维模型的重建。小雁塔古建筑群白衣阁的建关键词:古建筑,三维建模,构件库,数据简化,单像重建模实践表明,该算法是有效的。摘要Ⅱ
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巫&戽石月劫日砂拓学位论文作者签名:西北大学学位论文知识产权声明书本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学西北大学学位论文独创性声明工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。保密论文待解密后适用本声明。指导教师签名:≯。厂。年么月。。日本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。彦琽年露H
第滦髀本文的选题来源及研究背景古建筑不仅有很高的历史价值、艺术价值,也有很高的科学价值,是研究历史科学的实物例证,也是新建筑设计和新艺术创作的重要借鉴,许多古建筑、园林等都是文化旅游的重要场所。对古建筑数字化及三维建模技术的研究,是一件功在当代、利在千究我国古代历史、文化、艺术和科学技术发展的极其重要的实物资料。但是,如何解决值、人文价值,我们要以开放的姿态迎接八方来客,展示文化魅力,开发旅游产业,服务科学研究和国名经济发展。另一方面,为了避免和减少风雨侵蚀、旅游观光等对古建由于风雨侵蚀等自然因素和旅游开发等人为因素的影响,这些年代久远的历史文化遗产随着岁月的流逝正经受着相当程度的损害,必须对其进行相对封闭的管理和修缮,以减少自然因素特别是人为因素对已经残损的珍贵遗迹