【毕业学位论文】（Word原稿）虚拟现实逆向建模及应用技术研究-软件工程

中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 硕 士 专 业 学 位 论 文 虚拟现实 逆向建模 及应用技术研究 N 要 I 摘 要 自上世纪 90 年代以来，虚拟仿真技术的应用逐步在水利水电工程、大型钢结构工程、桥梁工程等领域得到推广。其中虚拟仿真的两个关键技术问题是工程界中的热点问题，其一是对所仿真工程进行快速、准确的建模；其二 是怎样准确、形象、实时的对工程施工过程进行动画模拟。 鉴于工程需要，本文论述了如何用激光扫描仪对研究对象进行点云数据的采集，利用 件对所获取的海量数据进行除噪、平滑、插补的方法；如何将分片数据拼接成整体并进行冗余数据处理的方法。在此基础上，利用 求得工程结构的外形轮廓，以此来建立精确的结构三维几何模型并转化为虚拟现实模型。 本文以东北某体育馆为研究对象，对该工程的主要结构钢桁架预拼装施工技术方案进行动画模拟，对工程的逆向 建模方法和仿真技术进行详细研究。介绍了作者在虚拟现实环境下，模拟了钢桁架拼装和吊装施工过程的动画过程，对该工程 主拱架和次桁架拼装和吊装施工过程进行了 施工预演，为工程的施工方案优化提供了有价值的结论和分析结果，可以预期本论文的研究成果将在工程领域得到进一步的完善和更广泛的应用。 关键词： 动画模拟 三维模型优化 逆向建模 虚拟仿真 模型烘焙 I 990s, is in a of as so in it in of is to is to in in of is to by is to of as in On on AD is a of by so as to of In a as of is to a on on of in of in of 录 I 目 录 第一章 引 言 . 1 第一节 研究现状 . 1 拟现实建模技术国内外发展状况 . 1 程施工过程虚拟仿真技术国内外发展状况 . 2 第二节 本文主要研究内容 . 5 究目标 . 5 究内容 . 6 究方法 . 6 实意义 . 7 第三节 论文结构安排 . 8 第二章 虚拟现实建模方法 . 9 第一节 逆向建模方法 . 9 据的获取 . 10 据的处理 . 14 维模型制作 . 16 式转换 . 20 第二节 3模技术 . 20 点 . 20 工建模 . 20 程序建模 . 21 第三节 模型优化技术 . 21 边形消隐 . 22 理映射 . 22 何简化 . 23 第四节 本章小结 . 24 第三章 工程的模型建模 . 25 第一节 工程概况 . 25 目录 二节 工程数据的采集和前期处理 . 26 程数据采集的步骤方法 . 26 量数据的后期处理方法 . 27 据格式转换 . 30 第三节 构件的逆向建模 . 31 第四节 土建部分的建模 . 35 第五节 其它结构建模 . 39 第六节 三维模型优化 . 40 第七节 本章小结 . 41 第四章 工程虚拟现实文件的生成制作研究 . 42 第一节 虚拟现实文件制作 . 42 型制作 . 42 质制作 . 42 景灯光设置 . 48 机动画和模型刚体动画制作 . 49 景模型烘焙 . 50 第二节 虚拟现实场景模型编辑 . 52 第三节 钢桁架预拼装模拟动画 . 54 桁架拼装施工工艺方案简介 . 54 架拼装胎架安装动画模拟 . 56 桁架吊装步骤 . 56 拱架拼装过程动画模拟 . 58 桁架拼装过程动画模拟 . 58 第四节 本章小结 . 59 第五章 结论与展望 . 60 第一节 结论 . 60 第二节 展望 . 60 参考文献 . 62 致 谢 . 64 目录 人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果 . 65 第一章 引言 1 第一章 引 言 第一节 研究现状 拟现实建模技术国内外发展状况 近 几 年 来，我国 计算机技术 已经 广泛应用在各个行业 之中， 虚拟现实技术也得到了史无前例的 发展 。“ 虚拟现实”这个词汇已经逐渐被大众所熟悉，而且受到了人们的极为重视。不断发挥自己独特的一面 ， 随着科技蒸蒸日上的快速发展，许多国内外 先进技术 也逐渐融为一体 1。 在国内， 国家有关部门和科学家们 对虚拟现实技术很是 重视，并根据我国的 发展情况 ，制定了 一系列 术的研究计划。 目前， 虚拟现实技术 被越来越广泛的使用 ， 主要表现在 在可视化 仿真应用、桥梁建筑施工模拟 等方面， 目的是获得 精度 较 高的 虚拟 三维 仿真 模型，使项目在实施过程中更 加的科学和可靠 2。 随着计算机技术的不断发展，虚拟现实在水利工程和大型土建中的应用会越来越广泛的。 二维画面给人的真实感不如三维画面形象逼真，所以人们希望能用三维的方式 来模拟现实环境，可以给使用者带来直观的感觉与印象。从而三维信息越来越受到人们的欢迎。以计算机图像图形学为基础的计算机三维动画技术是一种新型的技术，传统图形技术已经跟不上时代的步伐，开始逐渐向实时图形技术去转变。它是通过对真实自然界的虚拟模拟再加上人们对虚拟世界的想象来再现物体的画面，把三维造型、绘制、渲染、合成等技术融为一体，运用综合控制制作成一系列连续的图像，在视觉上带给给人们一种不一样的全新感受。 在我们国家，在很多领域内尽管虚拟现实技术应用已十分的普遍，但是在虚拟现实建模基础研究领域上还是相对比较落后 的。虚拟建模方法有好多种分类，其中常用的有几何建模、图像建模、物理建模、行为建模等四类。几何建模方法的优点是使用者可以很好地控制虚拟场景中的三维模型，不足的是在建模的过程中往往带有大量的点、线、面，在同等虚拟设备硬件的条件下，由于出现过多的点、线、面，虚拟场景会受其影响变得十分的不流畅，大大影响了虚拟现实的效果。用图像建模这种方法来制作虚拟现实模型，有一定的优越性，因为在建模的过程中产生的数据量很少，相比之下，在浏览虚拟场景的过程中对硬件设备的要求相对较低。但是此方法也有其不足之处，在真实性表现上相第一章 引言 2 对比较薄 弱，因此该建模方法适合用于表现次要建筑物和远景物体上。物理建模方法充分考虑了物体的物理属性，在建模的时候先赋予物体尺寸大小、颜色、灵敏度等基本属性然后结合分形技术和粒子系统由此来完成建模的，当用户对建模的精度要求不是很高的情况下，利用现在市面上已有的三维建模软件就可以很好的完成建模过程。行为建模，指的是在对场景中的物体进行虚拟建模时，不能违背真实世界的客观规律，这种建模方法在实现物理系统、物理碰撞检测和物体相对位置方面都已经非常成熟 3。 当在基础建模理论研究领域进行建模时， 为图形硬件的软件 开发接口已经成为专业领域内的标准，如何选用 要做一定的研究，现有的程序建模方法可以利用高级语言直接建模；也可以利用 其他高级语言的接口进行混合编程；还可以在算法方面上利用 行仿真，再利用其他高级语言构建出虚拟场景平台，这样下来虚拟现实技术的开发难度势必会相应增加，所以需要以后的研究加以克服 4。但是在工程应用领域，精确三维模型的建立还是有很多的研究和开发空间的。在进行几何建模时利用市面上现有的虚拟现实三维建模方法时，如果在建模的过程中涉及到关于物体运动的一些方面，就要用 数学知识来进行运算，常用的运算方法是矩阵运算 5。现有的许多建模工具在精确控制物体的三维模型结构尺寸时都遇到了很多难处，而利用软件建模，虽然在三维建模时都能满足一定的精确要求，但如果要用做专业的虚拟现实模型时，却会产生一些冗余的点、线、面等。此外，在虚拟现实模型中规定所有模型表面都要有统一的法线方向，只有这样才能形象的虚拟出现实世界中物体的真实信息，在建模的过程中，要做到这一点，则需要使模型达到一定的精度才行。总之，在工程应用领域中虚拟现实模型建模中不仅要 构建出精确的三维模型而且还要对模型进行适当的优化处理。 程施工过程虚拟仿真技术国内外发展状况 计算机 仿真 (指 通过 对 系统 进行一系列的 模型实验， 研究在市面上已经真实存在或者还在 设计 之 中的 模型 系统， 这个系统设计了很多专业领域，比如水利工程、土建工程、机械设备等一系列技术设计 。 计算机仿真最重要的两点就是建模和实验，通过建模和实验来建立和掌握系统中各 变量之间的相互联系 ， 以便于更好的了解和控制 6。 虚拟现实与仿真和建模关系如图 第一章 引言 3 示。 虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚图 拟现实与仿真和建模关系 计算机仿真技术 现在已经广泛应用于多个专业领域，其中最早是 应用于航空航天领域 。随着计算机技术应用的越来越广泛，虚拟现实技术也变得越来越壮大。虚拟仿真技术最早发源于 20 世纪 50 年代， 1962 年， “ 虚拟现实技术 ”之父 虚拟现实带进了真实的世界里，当时却没有引起广泛的关注； 1966 年，美国 肯实验室研制出了第一个头盔式显示器 ，是科技的又一大创新，这说明虚拟现实技术开始发挥其重要的作用； 80 年代，美国国防部和 织 对 虚拟 现实技术 进行了更深入的探讨，而且 取得了 非常可观的结果 。 1995 年 10 月，美国国防部明确了建模与 虚拟 仿真工作的发展目标 ， 制定建模与仿真主计划 ） ， 这个计划介绍了虚拟仿真建模的详细 过程， 从此发挥了很大的作用 。 在国外，工程施工中虚拟仿真技术的应用技术最早发现于20 世纪 70 年代，直到今天依然处在很重要的地位。 1973 年，在国际大坝会议上 用三维仿真技术模拟了混凝土浇筑的整个过程，在所有条件规范都满足的情况下，结合虚拟仿真技术，模拟计算了缆机浇筑的整个部分，给出了缆机在模拟浇筑过程中的一 些独特之处。 1995 年，日本清水建设公司利用件三维技术获得施所需的有利信息，而且还能够将信息在计算机的荧屏上显示，这同样也是虚拟仿真技术的一种体现。 学正 在进行一个 独特之处是不管是在哪个方向的挠度或内力都可以进行虚拟现实模拟 。任何一个构件的较为复杂的单元体都可以由一组沉浸数据来表示， 工程师可以很清晰明了的观察 出构件的合理的临界点和参数的临界值 35- 36。 第一章 引言 4 在国内，我国计算机技术相比于国外而言起步较晚，我国在计算机虚拟仿真技术方面远远赶不上国外的发展水平，尤其在 工程施工领域方面差距更是明显。目前在我国虚拟仿真在工程施工中的应用主要表现在水利水电工程、钢结构工程、建筑桥梁工程等之中，自 20 世纪 90 年代以来，我国的虚拟仿真技术在工程施工上才有了一定的起色。 在水利水电工程研究方向，天津大学采用了虚拟仿真技术，主要研究了 水利水电工程地质三维统一建模方法 、 基于三维地质模型的大型地下洞室群布置优化 、 面向对象的堆石坝施工系统仿真与优化 。另外，长江三峡工程开发总公司也研发出了一套计算机仿真系统，通过对大江进行 大坝混凝土的施工过程、明渠导流施工和 截流的 过程进行了虚拟仿真技术，获得 了很好的研究成果，对以后的发展起了促进作用 7。 值得一提的是，自 2005 年华北水利水电学院三维可视化仿真研究中心成立以来，三维仿真中心开发了具有自主知识产权的三维建模软件，并在国内多个重点工程项目中率先将虚拟现实技术、离散数据采集与处理技术、五维空间建模技术、多种软件数据格式相互转换的共享技术应用到其中。虚拟仿真技术的实例应用如图 1.2(a) 1.2(b)所示。 图 1.2(a) 坝陵河大桥虚拟现实模型 图 第一章 引言 5 图 1.2(b) 落脚河拱坝虚拟现实模型 图 第二节 本文主要研究内容 究目标 本课题来源于某工程逆向建模技术研究项目，研究的重点是如何精确的构建虚拟现实三维模型，降低在工程施工中的使用难度，同时节约了施工时间。通过对钢桁架进行虚拟现实建模，生成桁架拼装模拟动画，主要是主拱架、次桁架拼装施工的模拟，由此便可直观而又形象的呈现出该工程的全景。 从虚拟现实（ 角度来说，几何建模在大型工程虚拟施工中是非常重要的一环， 发展会受其限制，为了构建出精确的几何模型，本课题中将采用这种几何建模技术，通过三维扫描仪获得点云数据，通过逆向建模技术对钢桁架三维模型进行虚拟可视化仿真 8。逆向 建模技术是从现场获取工程结构的点云数据，这些数据可通过三维激光扫描仪等设备获取，再利用 建第一章 引言 6 模软件对所获取的数据进行优化处理后，得到相对精确的 式的三维几何模型，然后对三维模型采取优化处理，最终得到虚拟现实模型。这种建模方法真实形象的体现了物体的实际形状。 究内容 本课题主要研究的是对该工程钢桁架和土建部分三维数据采集和处理并进行逆向建模技术的方法，最后对该工程钢桁架拼装和吊装过程进行虚拟仿真模拟动画。包括以下几个部分： （ 1） 工程主体结构三维点云数据的获取和后期优化处理以及 对钢桁架进行逆向建模。由三维扫描仪完成三维数据的信息采集，三维点云数据处理的主要体现在噪点删除、模型拼接、轴线和截面拟合等内容； （ 2） 三维模型数据之间的相互转换格式。数据之间的格式相互转换体现在最初的采集数据的一种格式，即利用 3式的相互转换。虚拟现实场景的模拟必须依靠于一些虚拟现实平台，常见的有国外的 还有国内的如 就是很好的参照平台，所以如果要在这些虚拟可视化平台上建立比较好的可视化仿真模型，则大量的数据格式之间的转换是必不 可少的 9； （ 3） 对三维模型进行优化处理。从虚拟现实建模技术方向来说，建立精确的几何模型是很重要的一个步骤，其中要控制模型的面数，通过逆向建模技术再加上 维软件的处理可以得到最终的 数据格式，这些由数据之间的转换获得的 3式的三维模型，很容易出现面数繁多、冗余还有模型面法线不统一问题等等，所以这些模型问题必须经过优化处理后才能得到有效的利用； （ 4） 虚拟现实文件的生成制作。先对模型进行整理和烘焙，进行材质制作和灯光设置，对虚拟现实场景模型进行编辑，最后针对桁架和主拱架拼装和吊装施 工过程进行了模拟动画 10 究方法 本课题采用三维激光扫描仪来获取模型的点云数据信息，经过一系列技术处理后得到虚拟现实的三维模型，三维模型在 拟现实引擎（ 行虚拟现实编辑，最后 对 钢桁架的拼装和吊装施工过程进行了模拟动画 12。第一章 引言 7 具体技术路线如图 示。 虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚 虚V R P 虚 虚 虚 虚 虚 虚A u t o C A 虚 虚虚 虚 虚 虚3 D S M a x 虚 虚虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚虚 虚A u t o C A D 虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚图 术路线图 实意义 本课题所进行的研究对以后该领域的发展很有帮助。第一，采用三维激光扫描技术可以获得比较精确的三维数据 信息，从而对信息进行大量优化，然后建立虚拟三维模型，这种建模方式体现了虚拟建模技术的发展前景，使虚拟现实技术在工程中的应用更为广泛，为以后的领域研究起到了很好的参考作用；第二，通过虚拟现实技术对工程施工进行三维动画模拟，解决了在施工中可能遇到的难点，同时也为设计者提供新的设计灵感；第三，通过预先模拟不同施工过程可以设计出更好的施工方案；最后，通过施工过程的可视化模拟可以对施工人员进行技术培训，从而更好的指导施工工作，这样大大提高了安全保障13。值得一提的是，虚拟现实仿真技术在音乐背景方面也得到了广泛的应 用，给使用者带来直观的听觉与印象。 第一章 引言 8 第三节 论文结构安排 本论文结构如下： 第一章：引言部分，主要介绍本课题研究现状和主要内容； 第二章：虚拟现实建模方法，主要介绍虚拟现实建模的相关方法和模型优化技术； 第三章：工程的模型建模，主要介绍了本工程钢桁架和土建部分逆向建模技术和其他辅助设施的虚拟建模方法； 第四章：工程虚拟现实文件的生成制作研究，主要介绍虚拟现实场景制作的过程和相关的方法，并模拟了钢桁架拼装和吊装的模型动画； 第五章：结论与展望，总结通过本课题获得的相关成果以及对课题为以后的继续研究作出预期的展 望。第二章 虚拟现实建模方法 9 第二章 虚拟现实建模方法 在实际工程中进行虚拟现实建模，我们应该重点考虑模型是否真实和准确的模拟实际工程，以实现施工过程中满足工程应用的准确性要求。为了获得足够精确的 型，采用逆向建模技术、 3模技术进行主体结构的模型建模技术的关键技术进行研究。 第一节 逆向建模方法 首先了解一下正向建模，按照从草图设计到具体模型设计，最后到生产制作产品的过程。逆向建模则是相对于正向建模而来的，是在已有实物模型的基础上，经过一定的技术处理将此实物模型转换为概念模型，最后再到工程设计模型。 本文所说的 逆向建模技术主要为：首先通过三维扫描获取技术，对被测物进行表面信息的空间扫描，以此点云数据为基础进行模型的重建，再利用较为成熟的软件对所建立的模型进行更深层次的应用。逆向建模的组要流程流程见图 第二章 虚拟现实建模方法 10 虚 虚 虚 D 虚虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚虚 虚 虚 虚A u t o C A D 虚 虚虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚虚 虚 虚 虚图 向建模流程 据的获取 1. 点云数据获取 工程点云数据主要有接触式和非接触式两种采集方式。 其中接触式的点云数据的获取借助三坐标测量机来进行，优点是精度高，通用性强，该方法对被测物体无材质等方面的要求。接触式的点云数据获取方法 应用范围较广，多应用在航空航天、机械制造、汽车等领域。 非接触式的点云数据获取方法是通过利用某种介质与物体表面的作用获取被测物体空间几何信息。利用光学原理进行数据获取是目前应用最为广泛的方法，如数字照相系统、激光结构光扫描、三维激光扫描仪、投影光栅法等，以及 、切层法等。该方法的优点是测量速度快，测量范围广，测量过程中不需要与实物进行接触，所以应用广泛 14 第二章 虚拟现实建模方法 11 综合比较两种数据的采集方法的优缺点后，本课题根据所研究对象特点采用非接触式数据采集方法，利用三维激光扫描仪进行工程的数据获取。 在进行测 点遵循的主要原则： （ 1）测点宜布置在硬化路面上，以保证扫描仪的稳定性。 （ 2）选择较好的天气情况，测点方案布置应分布均匀、合理。 （ 3）被测物体无明显特征点时要人为设定站标进行标示。 （ 4）各站数据扫描目标应该有重叠区域和明显的特征点，方便后续拼接工作进行。 （ 5）扫描区域要保证在扫描仪的最佳控制角度和量程范围。 2. 三维模型数据的转换处理 三维激光扫描仪 附带 软件 所能产生的数据格式为： 3格式。 通过激光扫描仪所得到的 点云数据信息 进行不同格式的数据转换 ， 得到所需要的数据格式文件。示。 A u t o C A D 虚 虚 虚 虚X Y Z - R G F 虚 虚 虚 虚 虚 虚D X F - D 虚 虚 虚3 D 虚 虚 虚 虚图 云数据各格式间的转换 （ 1）点云数据的格式标准 原始数据具体文件格式见图 2.3(a)- (f)所示。 第二章 虚拟现实建模方法 12 图 2.3(a) 3式 图 2.3(b) 式 图 2.3(c) 式 图 2.3(d) 式 图 2.3(e) 式 图 2.3(f) 式 不同格式文件的表示涵义： 3式文件的意义依次： x、 y、 z 坐标值； I 亮度值 式文件的意义依次： x、 y、 z 坐标值； R、 G、 B、颜色值； 式文件的意义依次： x、 y、 z 坐标值； I 亮度值 式文件的意义依次： x、 y、 z 坐标值； I 亮度值 第二章 虚拟现实建模方法 13 式文件的意义依次： x、 y、 z 坐标值； I 亮度值 式文件的意义依次： x、 y、 z 坐标值； I 亮度值 （ 2） 件格式 一种开放的矢量数据格式， 司开发的 用于 其它软件之间进行 据交换的 据文件格式。它主要由 、 、 、 、 与组成 17 型一般数据格式与 式存储的方式相比存储基本相似。第一个字符串是关键代码；第二个字符串代表相应属性或数据， 表 用关键字码表 （ 3）坐标转换 第二章 虚拟现实建模方法 14 在进行物体的逆向建模处理时，被测物体往往需要设多站点才能完成一个完整的数据采集工作 ，多个测站下的数据所对应的数据就是各自独立的坐标系。因此要将整个工程的数据汇总到一起进行统一的建模处理就必须将这些分散的数据统一到项目坐标系下。 这种变换关系的转换可以通过 3 3 的旋转矩阵 R 和三维平移向量 T 来进行完成，而要将各分散数据统一到项目坐标系内就要求出（ R,T）来。 假设两相邻站点的扫描点云集合 P 和 Q， P 已变换到项目坐标系（ Q 仍为扫描坐标系（ O则是分别通过绕自身的 x、 y、 z 坐标轴旋转后，在进行坐标的平移将点云集合 Q 变换到指定目标位置，期计算公式为： 错误 !未找到引用源。 =R 错误 !未找到引用源。 (式中 c o sc o ss i ns i nc o sc o ss i nc o ss i nc o ss i ns i nc o ss i ns i ns i ns i nc o sc o sc o ss i ns i ns i nc o ss i ns i nc o sc o sc o s,R 00 表示坐标平移量。 通过上述方法即可实现多站点数据坐标的统一变换，最终实现海量点云数据的坐标变换和数据拼接功能。 据的处理 1. 点云数据处理 由于扫描仪种类繁多因此输出数据的质量参差不齐，在该情况下要获得高质量数据就必须要对所获取的结果进行编辑处理。即使通过同一类型仪器所采集原始数据满足各方面要求，也要 对这些数据进行复制、噪点删除、数据光顺、数据调整、区域修剪、尖角保留、数据密度调整等。数据处理对操作者的经验要求比较高，因初始数据的处理不当就会而造成精度降低、结构形状扭曲等问题 19 其中编辑的主要如下： （ 1）除余处理 三维激光扫描仪一次扫描就会得到海量的数据信息，除去真正对建模有用第二章 虚拟现实建模方法 15 的关键数据信息外，存在大量的冗余数据，因此在应用之前就必须对冗余数据进行压缩、筛选处理。首先是对表示被测物体关键信息的点保护处理，以防止接下来进行压缩处理时将关键信息点作为冗余数据清理掉。之后再进行压缩处理，先设 定一个最小距离，然后沿扫描线方向比较相邻两点的距离，只保留大于阈值的点，小于阈值的点就删除，然后再将这些点重新进行排序 21 （ 2）精简处理 精简处理的目的是通过减少测量点的数量，以达到提高点云数据进行后边组合处理和编辑时的效率和质量。点云类型的不同应选择不同的精简方式，精简方法有适用于网格化点云数据精简的等分布密度法和区域法两种；适用于散乱点云数据精简的随机采样法；倍率精简、量精简、等间距精简等方法则适用于多边形点云数据精简和扫描线点云。 （ 3）除噪处理 噪点分为两大类，一是非扫描目标数据，二 是扫描目标上的奇异点数据。对应非目标数据的处理就是将其删除掉，可以采用手工删除和小程序处理的方式，而对于奇异点数据则是进行修正处理，调至合理位置。 （ 4）插补处理 由于测量设备的局限性和测量站点设置的影响，在测量过程中必然会出现获取到的数据点分范围和布密度不均的状况，甚至在扫描盲区，出现雾测量数据的状况，这就给图形拟合造成很大的困难，为了更好地实现模型的重构就需要对数据进行加密、插值处理，已达到建模的精度要求 25。 （ 5）平滑处理 数据平滑主要包括高斯（ 标准平均 (波等算法。在要求完整保存原始数据形貌时比较适用高斯算法，因为该方法其对数据的平均化较小。平均滤波算法在消除数据尖楞时效果则比较实用。因此在进行数据平滑时要根据所处理数据的特点选择合适的处理方法。 （ 6）分割处理 数据的分割处理是根据实物的几何形状、特征，将同一类型的子曲面数据划分为单一的数据组，作为后续模型组合时的子体进行拼装处理，数据分割方法主要有基于群簇、面、边的方法。 2. 钢桁架杆件截面库 结合工程实际，桁架结构的杆件采用标准钢管焊接组合而成，因此在进行第二章 虚拟现实建模方法 16 杆件的点云数据拟合时，可根据截面大小直接 选择已有数据库中的截面，进行杆件的三维建模 26。其中钢桁架不同截面类型及截面参数设置如表 示。 表 面参数类型库 截面编号 截面 类型