基于激光扫描数据的遗址场景三维重建技术的研究与应用
Research and Implementation3D Reconstruction Techniques of Site Scenes Based on Laser Scan Data
至今世界上保存着众多规模宏大的古代文化遗址,如何更大范围的向世人展示这些文化遗址独特的文化、科学和艺术价值,同时又能够妥善保护这些珍贵文化遗址,使其更长久地留存下来,是文化遗产保护领域亟待解决的一个重要课题。本文的研究工作主要包括：(1)以秦兵马俑一号坑第三次发掘现场和西汉张安世墓葬群的三维重建数字化保护为背景,利用激光扫描仪和三维图形图像技术,探讨了遗址遗存数字化保护新方法,提出了适用于遗址场景大规模数据集三维重建的新技术和新方法,实现了这些方法在遗址场景三维重建中的应用。(2)提出了一种新的点云平滑去噪算法。基于移动最小二乘理论,提出了适用于遗址场景大规模点云数据集的鲁棒平滑去噪算法,该算法是对移动最小二乘法点云去噪算法的改进,该方法应用中能更好的消除位于不同连接部分和较薄区域的不同面的噪声点。(3)提出了一种基于体素扩散的孔洞修复算法。该算法通过卷积和合成两个步骤的扩散过程得到孔洞边界并对边界内的范围进行体素扩散孔洞修补。实验证明本文提出的算法实现简单,避免自相交现象的产生,专门用于处理几何拓扑复杂的孔洞,适合于遗址场景大规模数据集。(4)提出了一种基于水平集的网格简化算法。将水平集方法应用到三维模型网格简化中,引入能量泛涵,通过对其极小化诱导出一个水平集形式的二阶几何偏微分方程,从而将网格简化过程转化为隐式模型的体素扩散过程。该方法已应用于遗址场景大规模数据集的网格简化,效果良好。(5)设计并开发了一个基于三维激光扫描数据的遗址场景三维重建系统,该系统实现了点云数据平滑去噪、深度数据配准与合并、点云数据的网格重建、网格模型的补洞和简化以及模型的纹理映射的功能。系统操作简单,交互性和可扩充性强。
- 作者：
- 张婧
- 学位授予单位：
- 西北大学
- 专业名称：
- 计算机软件与理论
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 耿国华
- 中图分类号：
- TP391.41
- 关键词：
- 遗址场景三维重建；水平集；体素扩散；平滑去噪；网格简化；孔洞修补
- 3D Reconstruction of Cultural Site Scenes；Denoising；Level-set；VolumetricDiffusion；Filling Holes；Mesh Simplification
- 基金项目：
- 973前期预研