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三维快速建模 3D模型 3D模型有很广泛的应用电脑绘图跟踪目标识别我们的项目需要一个3D素材库 比较庞大 但是 创建3D模型是一件很困难的事情 高质量的模型仍然是手工创建的 传统的创建流程 收集输入图像 视频 minutes 离线处理 10 sminutestohours 好模型 检查模型 输出3D模型 是 否 抛弃模型搜集新资料 生产一个模型需要很多次费时的迭代 期望的建模流程 搜集视频 局部的模型实时输出 输出3D模型 在视频搜集的同时立即反馈模型的质量 根据现有的模型选择性地搜集资料 只需要一次迭代 输出高质量的3D模型 离线处理 下面来说一下目前搜集到的资料 演讲的提纲 你加上 基于PhotoModeler软件的二维图像建模技术应用 借助于PhotoModeler软件 采用基于二维图像的方法进行反求建模 CAD ComputerAidedDesign利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 在工程和产品设计中 计算机可帮助设计人员担负计算 信息存储和制图等项工作 反求工程 ReverseEngineering RE指用一定的测量手段对实物或模型进行测量 根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程 是一个从样品生成产品数据化信息模型 并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程 反求工程 反求工程是将数据采集设备获取的实物样件表面或表面及内腔数据 输入专门的数据处理软件或带有数据处理能力的三维CAD软件进行处理和三维重构 在计算机上复现实物样件的几何开关 并在此基础上进行原样复制 修改或重设计对已有新产品进行解剖 深化和再创造 是已有设计的设计 特别强调再创造是反求的灵魂 反求工程 反求工程技术的研究对象 实物类 主要是指先进产品设备的实物本身 软件类 包括先进产品设备的图样 程序 技术文件等 影像类 包括先进产品设备的图片 照片或是以影像形式出现的资料 反求工程应用领域 在没有设计图纸或设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下 在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型 并以此为依据利用快速成型技术复制出一个相同的零件原型 反求工程关键技术 实物原型的数字化技术数据点云的预处理技术 反求工程关键技术 三维重构基本方法 多项式插值法 双三次Bspline法 Coons法 三边Bezier曲面法 BP神经网络法曲线曲面光顺技术 最小二乘法 能量法回弹法 基于小波的光顺技术逆向工程的误差分析与品质分析 反求工程四个阶段 第一步 零件原形的数字化第二步 从测量数据中提取零件原型的几何特征第三步 零件原形CAD模型的重建第四步 重建CAD模型的检验与修正 反求工程中常用的测量方法 接触式测量方法 坐标测量机 层析法非接触式逆向工程测量方法 基于光学三角型原理的逆向工程扫描法 基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法 基于工业CT断层扫描图像逆向工程法 立体视觉测量方法 反求工程技术不仅可以使产品周期缩短 产品质量提高 还可以使产品成本降低 就目前反求设计而言 主要方法是用三维实体激光扫描仪对实体进行数字化处理 优点是精度高 速度快 缺点是激光扫描仪成本比较高 而且恢复出的是数字点云图 模型的数据量比较大 采用基于二维图像的三维重构技术 PhotoModeler软件 论文运用PhotoModeler软件 使用照相机采集物体的一组图像 通过对玩具实验车进行反求 来探索基于图像的三维造型技术 相对于传统的数据三维反求方法 PhotoModeler软件有如下优点 低投入以及低操作成本 所用设备便于运输 移动 并且很小巧 现场作业少 电脑后处理时间短 能够在稳定性不高的设备平台上工作 能够扫描移动运动的物体和场景 能准确地扫描非常小的对象 能够扫描远距离的对象 对身体无害 不接触化学物质及有害光线 能够生成优质的照片贴图的3D模型 二维反求的具体过程 相机校核 制作镜头标准格点板 相机校核 拍摄标准格点板 相机校核 相机校核 参数计算进行PhotoModeler软件的 校准模块 导入相片 软件会自动计算镜头的实际焦距 CCD幅面等Eg 拍摄物体照片 导入照片 计算摄像机位置 将9张照片导入到PhotoModeler软件中 首先 我们需要标定一些点来确定摄像机的拍摄位置以及拍摄方向 选定一张图像的特征位置标定一个点 在该点可视的另一张图像里面添加真实模型中相应的点 点击 quickreferenceselected 按钮将两个点在空间中约束成为一个 重复1 3步继续添加多个点 导入照片 计算摄像机位置 点击 process 按钮完成两张图像的定位 当完成定位后图像视察中会显示 oriented 如果还未定位 则应继续添加点 重复1 5步完成其他几张照片的定位 当标定完所有的点后 点击 process 按钮 计算机会自动校核点的位置误差 当某一点的误差大于特定的一个值时 计算机会提示 这时应删除该点 进行重新标点 当完成照片的 就确定了摄像机的拍摄位置和方向 导入照片 计算摄像机位置 Eg 数据点的获取 当相机校核完成以后 相机的9个位置及方向已经确定 对于一张图像上的任意一点来说 只有其空间的深度位置是未知的 在PhotoModeler软件的点对应模块中 当在一张照片中标定一个点后 在另一张照片中将会出现一条 深度线 辅助制作人员确定该点的空间位置 数据点的获取 汽车车身的重构 车身样条曲线的建立 通过前面所获取的数据点 对数据进行曲线插值拟合 建立汽车辐射的边缘轮廓插值拟合曲线 创建曲线主要有以下方式 直线模式通过一系列点生成曲线通过曲线匹配生成空间曲线 根据插值曲线重构曲面 物体表面是通过一系列边界或者曲线来描述的 创建曲面主要有以下几种形式路径模式三角形面片模式圆锥模式旋转模式四边曲面模式扫掠模式放样模式 纹理恢复和纹理映射 模型的输出 将PhotoModeler生成的车身模型导出IGES格式 导入到UG软件中 对曲面进行局部修改 调整 完成后续工作 基于立体相机的三维场景建模 提出一种基于立体相机的三维场景快速自动建模的方法 首先研制一个数据获取硬件系统 立体相机系统 通过该系统同时获取被摄物体的三幅影像 进而建立局部模型 并利用一种整体平差优化的方法 将所有的局部模型统一到一个坐标系下 最终建立整个场景的三维模型 该方法具有同激光扫描相同的功效 但是成本低 另外 由于它是基于影像的 纹理数据可以从原始影像中提取 所以可方便快捷地建立逼真的三维场景模型 基于立体相机的三维场景建模 数据获取硬件系统 立体相机系统包括三个相机 中间通过连接杆固定 通过标定可以知道每个相机的内部参数 并以中间相机为基准 求得左右两个相机相对于中间相机的外部参数 该系统还有一个自动控制装置 可以让立体相机实现自动旋转 利用该系统对目标场景进行拍摄 每次可以同时获取场景局部区域的三幅影像 称为一个局部影像组 为了实现各个局部模型的良好拼接 在拍摄时 要保证各个局部影像组之间有一定的重叠度 整个场景的所有局部影像组呈行列排列 该系统不仅成本低廉 而且可以同