多基线立体匹配和逆向工程融合的三维建模及应用研究

摘要

本文对多基线立体影像匹配和逆向工程曲面重建的理论和方法进行了深入探讨,分析了各自在三维建模中的作用和优势,提出了一种结合两者优势的混合三维建模方法,并以色调较为单一的人物铜像和色调较为丰富的学院标志石作为实验对象,对该三维建模方法进行了研究与验证。本文阐述了普通民用相机的检校方法,分析了多基线摄影和外业控制点布设的注意事项,研究了后期模型点云提取、处理和纹理粘贴等技术,探讨了逆向工程应用于三维建模中的主要问题,最后完成了对实验对象的三维建模。实验表明,采用多基线近景摄影测量获取点云数据,同时结合逆向工程在曲面重建中的优势,不仅能以更经济的方法得到同三维激光扫描相媲美的点云数量,还能获得几何精度高、形态和色彩逼真的三维模型,是一种优越性明显的小型实物三维建模方法,为文物保护和文物研究考证所需要的文物精细三维建模提供了一种有效方法。论文主要工作如下:
　　(1)通过对多基线近景摄影测量和逆向工程曲面重建的理论分析和研究,优化了三维建模方法。
　　(2)对相机检校、多基线立体匹配、点云提取、曲面重建及纹理粘贴等关键技术进行了分析与试验,建立了较为完善的多基线摄影测量和逆向工程融合三维建模的技术流程。
　　(3)对具有不同色调、不同纹理特点的人物铜像和标志石两种物体进行了三维建模实验,达到精细表面建模精度要求。

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1 绪论

1.1 研究背景与选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线

2 多基线数字近景摄影测量的原理与方法

2.1 多基线数字摄影测量的原理

2.2 多基线数字近景摄影测量的理论构成

2.3 多基线数字近景摄影测量系统

3 基于Geomagic Studio逆向工程三维建模的原理与方法

3.1 逆向工程曲线曲面的基本理论

3.2 曲面重建的实现

3.3 Geomagic Studio 逆向建模工作流程

4 基于多基线立体匹配的三维点云提取

4.1 控制点量测

4.2 影像的获取

4.3 相机检校

4.4 内业数据处理

5 逆向工程三维建模实例对比与应用

5.1 人物铜像模型逆向工程点云数据处理及纹理粘贴

5.2 学院标志石模型重建

5.3 对比与分析

6 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 进一步工作展望

参考文献

作者简历

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