三维物体数字化与可视化技术在考古学中的应用论文答辩ppt

欢迎各位老师、同学参加答辩！毕业设计论文答辩课题名称：三维物体数字化与可视化技术在考古学中的应用答辩人：杨科指导老师：吴禄慎教授答辩时间：2013年6月8日目录点云预处理4总结与展望6三维数据测量2实验3自由曲面重构5绪论1绪论1.1、选题的依据及意义1.三维物体数字化技术与可视化技术在考古学中的应用，能够准确获取文物的各类信息。

2.通过三维数字建模技术可以建立高精度的文物数字模型，包括外部几何信息、结构信息以及局部细节信息，还可以为文物的数字测绘、辅助修复、管理以及虚拟现实等拓展应用提供最基础的支撑。

绪论1.2、国内外研究现状及发展趋势关于考古信息技术研究的进展1.全球定位系统与电子全站2.仪测绘数字摄影测量与三维激光扫描3.仪遥感考古4.考古地理信息系统（gis）5.空间信息可视化与虚拟6.现实空间信息可视化与虚拟现实绪论三维数字建模技术是近年来发展起来的一项高新技术，它通过高速激光扫描测量的方法,以被测对象的采样点(离散点)集合——称之为“点云”的形式获取物体或地形表面的阵列式几何图像数据。可以快速、大量的采集空间点位信息,为快速、精确地获取物体的三维信息，并进而建立起科学准确的数据模型提供了一种全新的技术手段。近年来，在文物考古领域也开展了一系列三维数字建模技术应用实践工作。绪论

1.3、主要研究内容1.三维数据测量；获取考古文物杯的点云数据2.点云预处理：点云除噪、点云插补、删除、最佳拼接、消差等，为下一步的曲面重建作准备工作。3.曲面重构。对离散数据转换为连续的曲面，完成自由曲面的重建工作。4.实验；依据硬件设备和软件设施，完成对文物杯的数据获取、数据处理、自由曲面的重建工作。三维数据测量2.1、三维数据测量简介数据测量，又称产品表面数字化，是指通过特定的测量设备和测量方法，将物体的表面形状转换成离散的几何点坐标数据，在此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。三维型面检测技术在新产品开发、破损零件还原、工业产品外形设计、产品质量检测、医学检查、艺术品鉴定及三维动画设计等许多方面都有着广泛的应用。三维数据测量2.2、投影栅相位法的基本原理1、相位调制：即通过投影光栅扫描设备获得三维物体表面的变形光栅图像，它包含物体高度信息。2、相位解调：即求解出所获取的变形光栅图像中的精确相位。3、相位展开：即求取包含物体高度信息的光栅绝对相位值。

三维数据测量2.2、投影栅相位法的基本原理投影栅相位法的的原理光路图

三维数据测量2.3、测量设备介绍

硬件设备：3DCamega三维数字化扫描系统

1.一台进行数据处理的计算机2.DCF系列的单机两台3.控制盒一个4.标定块一块5.三脚架三维数据测量标定块三维光栅图像采集系统

三维数据测量软件设备1、系统控制软件CPC.exe，用于控制双机系统的参数、显示效果以及运行动作的。2、三维点云反求软件Winmoire，主要用于从二维图像到三维图像的反求、观察以及自动拼接。3、点云处理软件Cloudform，用于对点云的预处理及数据保存格式的转换。4、逆向工程软件Geomagic，主要进行三角网格划分、四边形网格剖分和曲面拟合，生成高精度的NURBS曲面，完成曲面的重建工作。实验3.1、实验介绍1.采用3DCamega三维数字化扫描系统对文物杯进行光栅扫描，获得文物杯双光栅图像，经软件解相等处理获得点云数据。2.在Cloudform软件中对获得的点云进行除噪、消差等预处理。3.在逆向工程软件Geomagic中进行多边形和曲面处理，完成面部曲面的重构工作。本实验的目的就是获得准确地文物杯三维点云数据：仪器系统的标定和文物杯三维点云数据的获取。实验3.2、仪器系统的标定1、设备组装及连线2、设备调整及参数调整3、相机标定，转台标定，打开“Cal/Align”→“CameraAlign”实验双机系统标定界面实验3.3、文物杯三维点云数据的获取1、光栅图像采集：确认校准完毕后，以文物杯做为实验对象，对其进行三维点云数据采集。2、生成文物杯三维点云：在计算机中打开winmoire软件，设置保存目录后，开始拍摄。图像拍摄完成后，选取图像中合适的区域生成点云。实验cloudform软件中打开的文物杯点云图

点云预处理4.1、点云除噪点云除噪选中状态三维点云数据图点云预处理除噪后文物杯三维点云数据图点云预处理4.2、点云删除与点云拼接点云删除用于删除不理想的或无用的点云，以及除噪后仍然存在的噪声点。点云拼接针对于大型物体以及回型物体，将多次扫描获取的点云数据要经过坐标变换处理，以实现不同扫描区域获取的点集合并和统一自由曲面重构NURBS曲面重建的基本流程图散乱点云点云除噪合并、封装三角面片编辑松弛、平滑处理探测曲率构造轮廓线四边域网格NURBS曲面拟合构造格栅自由曲面重构5.1、三角形网格阶段

文物杯三角形面片生成

自由曲面重构三角网格图自由曲面重构5.2、多边形阶段孔洞修补孔洞修补前自由曲面重构选定孔洞孔洞修补后自由曲面重构文物杯所有孔洞修补完成图自由曲面重构5.3、曲面阶段NURBS曲面重构是在三角面片重构的基础上进行的

文物杯三角面片图自由曲面重构在多边形数据上自动生成四边形网格。由于自动生成的四边形网格呈现不规则的网状，利用网格编辑功能将其排列成比较规则的网格面。

文物杯四边域网格自由曲面重构生成文物杯UV曲线自由曲面重构文物杯NURBS重构曲面总结与展望6.1、总结1.系统地介绍国内外三维扫描技术的国内外的发展现状及发展趋势，三维物体测量在考古学中的意义及应用前景。2.阐述了相位调制原理相位去包裹的基本原理,研究点云去噪,阐述了拼接技术的算法与过程。详细介绍了论文试验所使用的软件和硬件。3.介绍了数据简化与模型重构的理论。运用3D扫描仪对考古文物杯进行扫描,运用CloudForm软件进行拼接,运用Geomagic软件进行可视化处理。4.本文对考古文物三维数字化扫描与可视化过程做了一个简单的阐述和实验,理论联系实际,对三维物体数字化与可视化技术在考古学