围楼古建筑的三维建模及风格渲染研究

摘要

目前对于我国古建筑的研究已经受到了人们广泛的关注，对于这些古建筑的研究以及保护也成了计算机图形学领域内研究的热点。随着计算机技术的发展，利用计算机来实现古建筑的三维建模以及渲染已经不再是“不可能的任务”了。我国的古建筑类型众多，结构也呈现出多样性，且外表颜色鲜艳，具有丰富的艺术气息。古建筑的这些特点增加了我们利用计算机对其进行三维建模和非真实感渲染的难度。本文在对我国古建筑的特点及结构进行学习、分析的基础上，选择目标建筑物，并对其进行三维建模和非真实感渲染。
　　在开始实现目标建筑物三维重构之前，本文详细地阐述了对于我国古建筑三维重构的研究背景以及意义，指出了对于我国古建筑的研究以及保育工作的重要性和迫切性;另外介绍了研究内容所涉及主要技术的研究现状，并简要介绍了文章的结构。为了较好的实现对于目标建筑物的三维重构，本文详细研究了我国古建筑的结构以及特点，并简单介绍了目前我国古建筑的保存现状。
　　根据目标建筑物的几何结构特点，可以利用旋转体三维建模的方法来实现目标建筑的三维建模。本文从其二维图像入手。首先利用改进的Canny算子进行边缘检测得到目标的轮廓，检测其角点，并据此拟合得到轮廓曲线的方程式;其次介绍了基于轮廓线的旋转体三维重构的算法，并在此基础上作改进，提出了基于横截面半径的旋转体重建方法，且利用实例对改进的算法进行验证，在此基础上利用该算法实现了对目标建筑物的三维建模;此外本文还研究了对三维网格模型的风格化渲染，利用基于霓虹的图像素描化方法和遍历像素的图像油画效果算法实现对合成纹理的风格化渲染，从而实现了三维网格模型的风格化渲染，这样就完成了对目标建筑物的三维重构。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 古建筑三维建模技术的研究现状

1．2．2 旋转体重构研究现状

1．2．3 非真实感渲染的研究现状

1．3 文章结构

2 中国古建筑及其结构综述

2．1 中国古建筑概述

2．2 中国古建筑的分类

2．3 中国古建筑的结构及其特点

2．4 中国古建筑保存现状

2．5 重建的对象——土围楼

3 图像轮廓线提取技术

3．1 轮廓提取的方法

3．2 常用的边缘检测算子

3．3 自适应阈值的Canny算子边缘检测

3．4 角点检测

3．4．1 角点检测概述

3．4．2 Harris角点检测

3．5 曲线拟合

4 基于横截面半径的旋转体重建

4．1 概述

4．2 旋转体重建的方法

4．2．1 旋转体的定义

4．2．2 旋转体重建方法分类

4．2．3 基于轮廓线的旋转体重建

4．3 改进的旋转体重建算法

4．3．1 点到对称轴距离的计算方法

4．3．2 旋转体模型的建立

4．4 算法的验证

5 旋转体重建技术在古建筑三维建模中的应用

5．1 实现平台与技术

5．2 目标建筑物的结构

5．3 实现结果

6 三维模型的风格化渲染

6．1 非真实渲染

6．2 光照

6．3 纹理渲染

6．3．1 纹理合成

6．3．2 二维纹理的素描化

6．3．3 纹理的油画效果

6．4 纹理映射的实现

6．5 实现结果

7 总结与展望

参考文献

攻读学位期间参加的科研项目

致谢

声明