基于局部渲染的文物模型自适应展示技术研究

摘要

文物数字化展示是文物保护和可持续发展的关键环节，而文物模型具有的大数据量的特点决定了其三维实时展示的困难。如何在有限硬件条件下实现文物模型良好的展示效果，是本文的主要研究课题。在大数据量模型的实时展示中，影响展示效果的主要有两个因素，一个是模型的载入解析效率，再一个是模型的渲染效率。本文就这两方面深入研究，调研了国内外三维展示技术的研究现状，分析了它们的优势与局限，以局部展示为突破口，吸取以往研究的优秀成果，提出一套基于局部渲染的自适应展示方案。
　　本研究主要内容包括：⑴针对大数据量模型数据加载解析慢以及目前三维展示需要加载全部数据才进行渲染的现状，研究基于关系数据库的文物模型数据分块存储技术，来支持渲染时的数据分块加载。并与传统的加载全部数据渲染的方式进行对比实验，结果表明能够大大缩短模型展示时的等待时间。⑵针对当前三维实时展示技术存在复杂性高、硬件性能依赖性大、模型简化导致细节丢失等问题，研究基于分块模型的三维模型局部渲染展示技术，以局部展示而非模型简化的方法来减少渲染时的模型数据量，保证文物细节的高质量流畅展示，同时以手动选择分块加载或撤销的策略来自定义展示区域。实验结果表明此方法在PC上能够取得比常规LOD技术更精细的展示画面。⑶针对上面提出的方案存在手动选择分块模型的不便以及局部展示的局限性，提出了一套基于局部渲染的自适应的模型展示方案，研究基于视点依赖的分块模型与展示视角的匹配度衡量算法来定义给定视角下分块的展示优先级，从而根据展示视角和硬件条件来选择合适数目的分块数据进行自适应局部展示;同时整合LOD技术对模型进行一次简化，在模型缩放到一定阈值时改用简化模型的全局展示。实验结果表明此方法能够优化复杂文物模型在PC上的展示效果。

目录

声明

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外三维展示技术的发展现状

1．2．1 三维展示技术研究现状

1．2．2 进一步研究的问题提出

1．3 本文的主要研究内容

1．4 本文的组织结构

1．5 本章小结

第2章 复杂模型展示相关技术理论知识

2．1 细节层次(LOD)技术

2．2 基于分块(Block-based)的技术

2．2．1 基于四叉树的分块

2．2．2 基于八叉树的分块

2．2．3 基于网格显著度的分块

2．3 视点依赖(View-dependent)技术

2．4 各种技术的分析比较

2．5 本章小结

第3章 基于关系数据库的模型数据分块存储研究

3．1 基于关系数据库的模型分块存储方式

3．2 OBJ格式模型的分块

3．2．1 OBJ格式特点

3．2．2 分块策略

3．3 数据库结构设计

3．4 实验及分析

3．5 本章小结

第4章 基于局部渲染的模型实时展示技术研究

4．1 复杂模型实时展示的瓶颈分析

4．1．1 复杂模型实时展示的困难

4．1．2 3DMAX局部渲染技术的启发

4．2 基于分块模型的文物局部渲染展示技术研究

4．2．1 文物局部展示的需求与意义

4．2．2 文物局部展示的技术可行性

4．2．3 基于用户选择的模型局部展示技术

4．3 实验与分析

4．4 本章小结

第5章 基于局部渲染的模型自适应实时展示技术研究

5．1 基于用户视角的模型自动局部展示技术研究

5．1．1 基于用户视角的模型自动局部展示的算法流程

5．1．2 给定用户视角下分块模型的选择算法

5．1．3 实验及分析

5．2 结合局部展示和LOD的文物自适应智能展示技术研究

5．2．1 局部展示的局限性分析

5．2．2 基于局部展示和LOD的自适应智能展示技术

5．2．3 实验及分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢