三维建模论文.doc

三维动画制作课程论文2011 2012学年第二学期题 目 浅谈三维建模 姓 名 胡坚 专业班级 土木建工1001班 学 号 311007020111 手 机主讲教师 徐 文 鹏 2012 年 6月 浅谈三维建模 所谓三维，按大众理论来讲，只是人为规定的互相交错的三个方向，用这个三维坐标，看起来可以把整个世界任意一点的位置确定下来。三维既是坐标轴的三个轴，即x轴、y轴、z轴，其中x表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间，这样就形成了人的视觉立体感，三维动画就是由三维制作软件制作出来的立体画面，实现再发展的趋势。 为什么要学三维建模，我认为有以下几点原因：首先，学习三维建模可以开发我们的智力提升我们的想象力，在我们的学习和生活中，由于我们的学习制度和环境的原因现在我们的大学生很多都缺乏想象力，而学三维建模正好可以弥补这个空缺。其次在工程建筑，机器制造，计算机辅助制造等领域可以让抽象的图形变得更加的直观和形象容易被人理解。 我们身在一个三维的世界中，三维的世界是立体的、真实的。同时，我们处于一个信息化的时代里，信息化的时代是以计算机和数字化为表征的。随着计算机在各行各业的广泛应用，人们开始不满足于计算机仅能显示二维的图像，更希望计算机能表达出具有强烈真实感的现实三维世界。三维建模可以使计算机作到这一点。所谓三维建模，就是利用三维数据将现实中的三维物体或场景在计算机中进行重建，最终实现在计算机上模拟出真实的三维物体或场景。而三维数据就是使用各种三维数据采集仪采集得到的数据，它记录了有限体表面在离散点上的各种物理参量。它包括的最基本的信息是物体的各离散点的三维坐标，其它的可以包括物体表面的颜色、透明度、纹理特征等等。三维建模正在广泛地应用于越来越多的领域，并且以其提供直观、方便的三维图像等特点在各领域中发挥越来越重要的作用。 在学习期间我学到了一些有价值的知识，从对三维建模的一无所知到初步认知，这个获得知识的学习过程是快乐的。三维建模是物体的三维多边形表示，通常用计算机或者其它视频设备进行显示。显示的物体是可以是现实世界的实体，也可以是虚构的东西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的东西都可以用三维模型表示。三维模型经常用三维建模工具这种专门的软件生成，但是也可以用其它方法生成。作为点和其它信息集合的数据，三维模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。尽管通常按照虚拟的方式存在于计算机或者计算机文件中，但是在纸上描述的类似模型也可以认为是三维模型。三维模型广泛用任何使用三维图形的地方。实际上，它们的应用早于个人电脑上三维图形的流行。许多计算机游戏使用预先渲染的三维模型图像用于实时计算机渲染。现在，三维模型已经用于各种不同的领域。在医疗行业使用它们制作器官的精确模型；电影行业将它们用于活动的人物、物体以及现实电影；视频游戏产业将它们作为计算机与视频游戏中的资源；在科学领域将它们作为化合物的精确模型；建筑业将它们用来展示提议的建筑物或者风景表现；工程界将它们用于设计新设备、交通工具、结构以及其它应用领域；在最近几十年，地球科学领域开始构建三维地质模型。三维模型本身是不可见的，可以根据简单的线框在不同细节层次渲染的或者用不同方法进行明暗描绘。但是，许多三维模型使用纹理进行覆盖，将纹理排列放到三维模型上的过程称作纹理映射。纹理就是一个图像，但是它可以让模型更加细致并且看起来更加真实。例如，一个人的三维模型如果带有皮肤与服装的纹理那么看起来就比简单的单色模型或者是线框模型更加真实。除了纹理之外，其它一些效果也可以用于三维模型以增加真实感。例如，可以调整曲面法线以实现它们的照亮效果，一些曲面可以使用凸凹纹理映射方法以及其它的技巧。三维模型经常做成动画，例如，在故事片电影以及计算机与视频游戏中大量地应用三维模型。它们可以在三维建模工具中使用或者单独使用。为了容易形成动画，通常在模型中加入一些额外的数据，例如，一些人类或者动物的三维模型中有完整的骨骼系统，这样运动时看起来会更加真实，并且可以通过关节与骨骼控制运动。 我学的是土木专业，我认为三维建模和我所学的专业有很大的联系，三维建模在建筑行业的应用非常广泛，很多建筑设施需要三维建模的知识去解决，而沟通他们的枢纽是计算机。在建筑造型和装修设计过程中,应用CAD软件来实现三维场景的虚拟展示是非常重要的手段。此类国外通用软件在三维建模,渲染动画,施工图绘制方面各有特点,对使用人员要求较高;国内软件都是国外图形平台上开发的,建模功能有限,模型单一;尚没有结合各种软件的优点,基于自主图形平台,并将建筑造型设计阶段与装修设计阶段的功能融于一身的专业软件。研究和开发了基于虚拟现实的三维建筑造型和装修设计系统,集通用建模、三维参数化专业建模、渲染、3D动画、施工图编辑打印、工程量统计等功能于一体,自主图形平台。系统操作简单、建模速度快,模型丰富,专业性较强,效果图及动画形象逼真。随着各种软件的出现和广泛使用,建筑设计人员已经越来越多的使用计算机来设计建筑工程图.但是后期的计算、放样等过程还依赖于人工读图,效率低下.于是建筑工程图的三维重建技术成为我们研究的主要内容.我们对建筑图三维重建方面做了一些研究和探讨.主要有以下内容:采用了分步骤、分层次的自动识别方法,高效的建立构件间的全局关系;分析了国内平面表达法建筑制图新标准中仍存在的建筑物三维信息描述的分散性和多样性,采用工程图的信息提取和整合方法,完成了整体三维重建. 三维激光雷达扫描技术在古建筑测量与建模中的应用也很广泛， 中国是文明古国，有着源远流长的文化历史，也留下了无数物质遗产，其中就包括众多历史建筑，包括故宫等。对于这些古建筑，想要保护修缮它们并不容易，既不能破坏古建筑的文物价值，又要对其进行修缮，单单就是古建筑精密测量与建模、文物保护的数字化档案存储和可视化建模展示等就是个大难题。而这些难题随着科技的日益发展，已经可以得到有效的解决，这里面就少不了运用激光雷达。激光雷达用于古建筑精密测量与建模，属于测绘科学与技术精密测量领域。利用这一技术，能实现文物保护的数字化档案存储和可视化建模展示，社会效益深远。利用三维激光雷达扫描技术定期对重点建筑物进行定期观测，可以研究古建筑物的变形情况；运用贴好纹理的模型制作虚拟建筑群，让普通人足不出户就可以进入虚拟空间游览著名古筑传统方法之一是利用钢尺和水准仪量取建筑的平面、立面或剖面的特征点的位置和相应特征线的距离，进而绘出线性特征图；比较先进些的方法主要是运用GPS、全站仪或者是测量机器人等仪器量测来获取特征点和特征线；还有一种方法是采用近景摄影测量的方法，运用摄影测量的原理来获取物方点的三维坐标，从而提取建筑物的线性特征。这些方法在实际应用中都各有优缺点。前两种方法运用的工具比较容易获取，但获取的建筑物的立面信息比较少，不能很好的表达古建筑立面、平面、剖面的复杂特征，并且耗费的时间较长。后一种方法的特点是建筑物立面信息获取比较丰富，但该方法需要用专用的量测相机，并且受到现场的客观条件的限制，而且还会出现树木遮挡之类的问题。传统的记录古建筑内部大木结构的方法，是用拍照和拉皮尺进行量测和记录。但是一般古建筑的大木结构比较复杂，使用传统方法获得大木结构的实体曲面模型是一件相当困难和耗时的工作。而运用三维激光雷达扫描技术，能够在很大程度上轻松解决这些技术难点。激光扫描仪通过运用激光束从被发射到激光束到达被测物体再被反射回扫描仪的时间差，得到扫描仪到被测物体的距离，再运用连续转动的用来反射脉冲激光的镜子的角度值得到被测物体的三维坐标。然后利用三维点云数据和相应的建模软件制作出三角网模型，最后利用这两种模型来提取古建筑的线性特征。用三角网模型制作立面图；用三角网模型模型来制作平面图和剖面图。利用激光雷达技术提取古建筑的线性特征所运用的是逆向工程的理论。现有的建筑测绘是应用常用的测绘仪器正向地提取现有建筑物的特征点，然后画出建筑物的线性特征；而激光雷达扫描技术是通过非接触式扫描来快速、高密度、高精度地获取建筑物表面的三维数据，然后运用点云模型来建立建筑物的实体模型，是在得到建筑物整体模型的前提下来描绘或者剖取建筑物的线性特征，与其它方法相比是逆