基于OpenGL的隧道掌子面三维重建系统的设计与实现

摘要

本项目主要是针对圆梁山隧道工程而开发的。在隧道的挖掘过程中采集一系列的掌子面图像，运用数字图像处理技术，对岩层结构信息进行提取，从而建立三维重建的数据结构信息。运用当前流行的开发工具VC和三维图形开发包OpenGL进行开发，很好地重建了隧道的三维结构。　　本课题研究取得的主要成果：首先对系统的总体结构功能进行分析和设计。主要为：可行性分析、需求分析、系统的结构和模块分析与设计、系统设计思想和环境等；为了更好地关联各功能模块，系统的界面做了很好的处理和设计，从而在使用系统时，达到功能模块清晰、界面友好、易操作的目的。最后是隧道掌子面三维重建的设计与实现，其中涉及到数据结构的建立、三角片AFT重建算法、三维重建的实现过程和重建效果与展示等，并且针对现行AFT算法进行讨论与改进，从而使其更好地应用于本系统的隧道掌子面重建。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1论文背景

1.2论文的意义及研究内容

第2章三维重建运用的相关技术

2.1面向对象技术概述

2.2数字图像处理技术

2.2.1隧道掌子面图像预处理

2.2.2隧道掌子面图像分割与特征提取

2.3 OpenGL技术

2.3.1三维与OpenGL

2.3.2 OpenGL技术特点

2.3.3 OpenGL操作原理

2.4三维重建技术

2.4.1三维重建技术的应用

2.4.2三维重建技术的分类

第3章系统结构功能分析与设计

3.1系统可行性分析

3.2系统需求分析

3.3系统的前期准备及初始规划

3.4系统的结构分析和实现

3.4.1系统的功能要求与设计

3.4.2系统的总体结构说明

3.4.3系统的处理流程和具体模块实现

3.4.4系统的人工处理过程

3.5系统的设计

3.5.1设计思想

3.5.2设计原则

3.5.3系统操作时序图

3.5.4系统的运行环境

第4章系统界面分析与设计

4.1系统界面总体设计

4.2系统界面分模块介绍

4.2.1信息显示栏

4.2.2工作台信息

4.2.3显示模块

4.2.4工具条

4.3系统菜单介绍

4.3.1数字图像处理菜单

4.3.2三维重建菜单

第5章隧道掌子面三维重建的实现

5.1数据结构的建立

5.1.1坐标定义

5.1.2逻辑结构设计

5.1.3数据结构的设计

5.2基于三角片的AFT三维重建算法分析

5.3 AFT算法的改进

5.4运用改进后的AFT算法重建掌子面

5.5三维重建的实现

5.5.1三维场景的创建

5.5.2纹理映射

5.6重建效果与展示

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间科研项目及发表论文