三维数字化校园论文（精选11篇）
三维数字化校园论文 篇1
0 引言
随着虚拟现实技术和网上三维虚拟环境的发展, 以及数字地球概念的提出和广泛应用, 对现实大学校园的数字化和虚拟化, 即对虚拟校园的研究与构建也越来越多。
虚拟校园 (virtual campus) 是基于地理信息技术、虚拟现实技术、计算机网络技术等高新技术, 将校园地理信息和其他校园信息结合, 以三维可视化和虚拟现实场境界面实现校园景观、校园信息的浏览、查询, 并可上载到计算机网络, 提供远程用户访问的一个新的校园空间。
虚拟校园中所用到的地理信息技术是一项以计算机为基础的新兴技术, 围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科, 是管理和研究空间数据的技术系统, 在计算机软硬件支持下, 它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。
1 系统实现
作为一所有110 余年办学历史的老校, 信阳职业技术学院在办学规模、人才培养等方面取得了卓越的成就, 学院新校区占地2000 多亩, 为提升办学内涵, 加快学院发展, 学院拟建设虚拟数字化校园系统。系统实现分为以下六个过程:
1.1 数据收集
数据收集主要包括建筑平面图、侧面图、立面图、路和路灯等。此外, 如果追求真实感, 需要建筑物侧、立面真实照片充当材质。除以上之外还需要总平面布置图, 最后摆放模型时用于放置模型。
1.2 数据预处理
将数据导入计算机内储存, 用CAD二维软件进行处理。
1、立面图处理
只留建筑轮廓、窗户、门以及必须的参考线。标注等多余的都需要删除。
2、平面图处理
只留建筑轮廓线, 其余的全部删除。最后用PL线 (多段线) 描绘轮廓线, 并且闭合。这里也可以新建图层直接用PL线直接描绘轮廓线, 最后删除其他图层。
3、地形图处理
只留等高线, 其余的标注全部删除。
1.3 三维模型的建立
Sketchup建模的模型主要分为建筑模型、地形模型、地物模型。
1、建筑模型建模
A、在Sketchup里选择文件--导入, 文件类型选择ACAD Files, 定位到修改好的平面图位置, 选择确定。继续选择文件--导入, 定位好修改好的立面图位置, 选择确定。
B、旋转立面图, 与平面图相对位置垂直。
C、移动平面图或立面图, 使他们底面相同位置重合。
D、以平面为参考, 绘制建筑轮廓线。拉伸建筑, 高度与立面相等。
E、以立面为参考, 绘制窗户等细节模型描绘窗户等细节。
F、材质贴图, 完成作品。
2、地形模型建模
A、导入地形图
B、沿Z轴方向将等高线以一定距离平移
C、选择窗口--参数设置--扩展栏--SU地形工具栏
D、全选地形数据, 单击用等高线生成
E、选择等高线, 右键--实体信息--隐藏, 地形模型就建立好了
3、地物模型建模
地物的主体主要包括树木、花草等。
1.4 材质和贴图
模型创建完成以后, 为能够真实的再现, 需要对模型添加材质贴图。添加材质贴图的过程是选定需要添加对应材质的模型, 打开修改器列表中的UVW贴图选项, 用于调整贴图的方式、位置以及坐标等, 有助于材质正确地附着到模型上;然后打开材质编辑器, 选择材质, 获取贴图, 为模型指定材质。
1.5 编程实现
VRML本身具有一定的交互能力, 当用户只是需要一些简单而且单一的动画时, 不需要再借助其他的程序语言。但在实际情况中, 特别是在实现复杂的交互行为时, 仅仅采用VRML将难以胜任, 目前主要借助于第三方语言来补充, 如Javascript、Java等。本系统考虑采用功能强大的Java高级程序设计语言来实现。
1.6 系统发布
待系统设计全部结束之后, 应打包发布, 对应用系统进行处理, 将其制作成安装程序。在安装有.NET Framework 2.0 的Windows Server 2003 操作系统中, 通过在web服务器上配置I-IS和创建FTP远程管理账号, 可实现对系统的发布。三维数字校园效果图5 所示。
2 结束语
结合信阳职业技术学院校园规划、建设实际, 本文探讨了三维数字化校园的实现技术, 对系统进行了分析、设计和实现。虚拟现实技术与虚拟校园二者联系紧密, 相辅相成, 虚拟现实技术是虚拟校园系统的技术支持, 虚拟校园又是虚拟现实技术在教育领域的实际应用;在某些特定不能身临其境的情况下, 虚拟校园漫游系统提供了一种很好的仿真环境, 再现了真实校园的景观。用户可以进入虚拟校园中进行自由地游览, 并且在漫游的过程中进行一些交互。虚拟现实技术是当下最热门的研究方向之一, 因此对虚拟校园的研究具有相当的现实意义。
摘要：随着虚拟现实技术的不断发展, 三维虚拟校园的建设成了数字化校园建设的一项重要项目。三维虚拟校园不仅可以帮助校园的规划管理, 还可以作为学校的宣传名片, 甚至还可以进行多媒体教学, 发展虚拟教学课堂。文章就三维虚拟校园实现的关键技术进行了研究, 分别从数据收集、数据处理、三维建模、材质贴图、编程实现、Web发布等方面进行了探讨。
关键词：虚拟校园,建模,材质贴图
参考文献
[1]杨娇, 吕开云;国内外虚拟校园建设技术的比较研究[J]数字技术与应用, 2013, (5) :129-130
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[3]洪亮, 杨和娇, 杨昆;基于Sketch Up和Arc GIS的三维数校园设计与实现[J].地理空间信息2014 (2) :84-86.
[4]黄铭, 肖明虹;基于Sketch Up和Arc GIS的城市三维建模技术研究[J].测绘与空间地理信息2012 35 (8) :151-154.
[5]柴贵海, 廖邦洪, 胡庭兴;基于Sketch Up和Arc GIS对虚拟校园的设计与实现[J].测绘科学2009 34 (6) :270-272.
基于三维扫描的耀州瓷数字化建模 篇2
对样本进行三维扫描得到表面三维数据的过程需要通过三维测量设备获取表面点云数据。点云的获取方式分为破坏式测量和非破坏式测量两种。本实验采用非破坏式测量，测量仪器是基于三角法测量原理的主动式结构光编码测量技术的柯尼美能达公司的VIVID910三维扫描仪。
实物扫描
对于不规则的形体如果来说不易得到准确的纹理映射效果，故本实验采用未上釉烧制后的耀州瓷倒流壶和上釉后烧制后的同款耀州瓷倒流壶进行测量，完成模型建立后将两个模型进行叠加并分别赋予不同的材质（近似白坯的材质和橄榄色玻璃质材质），模拟耀州瓷的真实效果。
首先需要进行对焦，对焦有两种方式，手动对焦和自动对焦。本实验采用先自动对焦后才通过手动对焦进行细微调整。对焦之后，将旋转台与电脑连接，本实验采用SHOT-602旋转台，设定旋转角度为60°，共需要进行6次扫描。每次单幅扫描的得到的全部数据为一个元素（Element），所有的元素构成一个场景（Scene），最终得到6个元素，共58万个点。
对上釉后的耀州瓷倒流壶同样采用上述流程进行测量，本文不再做赘述。
拟合
Geomagic Studio软件是美国雨滴（Raindrop）公司出品的逆向工程和三维检测软件，它可根据物体扫描所得的点阵模型创建出良好的多边形模型或网格模型，并将他们转换为NURBS曲面。该软件主要特点是支持多种扫描仪的文件格式的读取和转换、海量点云数据的预处理。智能化NURBS构面等等。它采用的点云数据采样精简算法，克服了其他同类软件中对点云数据操作时，软件进行图形的拓扑运算速度慢、显示慢等弊端。相对于其他逆向软件Geomagic更加易用、便捷、高效。
1.点云阶段
扫面后由于六幅点云存在位置偏差，首先需要进行对齐操作。点云的对齐方法有手动对齐和自动对齐两种，本实验利用使用geomagic中的全局注册命令对六个元素进行自动对齐。由于倒流壶形态以曲面为主，统一采样选择“曲率优先”。
2.多边形阶段
在Geomagic中执行封装命令，即可将点云转换为多边形，使点云数据三角网格化。在扫描过程中，由于倒装壶形态较为复杂，相互造成一定遮挡，使得扫描过程得不到完整数据，需要进行手动填充。
由于底部的地面没有被扫描，底部边缘呈现锯齿形需要进行处理保证模型的完整性，故采用一刀切的方式进行剪裁，剪裁整齐后的边缘再使用平面截面工具并选择封口即可获得底面。
3.形状阶段
多边形阶段处理完成后即进入形状阶段，对模型进行区域划纹而后合成NURBS曲面。首先进行轮廓线的提取，即根据耀州瓷壶表面的特点通过轮廓线划分其表面区域，区域划分完成后进行构建曲面片，初始构建的去面片一般拟合曲面时会出现问题，需要对轮廓线以及去面片进行编辑修改，对轮廓线的编辑一般是移动控制点的位置，或将其升阶或降阶，而对曲面片的编辑一般是将各个去面片内部的网格划得比较均匀。将构建的网格进行格栅化，将网格固定在格栅内，更好地进行曲面拟合。错误的格栅将以红色显示，可以对格栅进行修改。最终对格栅化后的曲面进行拟合。
对于进行了上釉烧制的耀州瓷倒流壶数据采集后的拟合步骤同上，本文不再做详述。
材质的赋予及渲染
将两个模型导入Keyshot渲染软件中，调整好相对位置后分别赋予接近未上釉的效果材质和橄榄色半透明玻璃材质，最终获得的效果如图：
结语
结合耀州瓷的特点提出了将其分为未上釉烧制后和上釉烧制后两个阶段的模型进行逆向，采用VIVID910三维扫描仪获得其点云数据并在geomagic环境中进行了拟合，并通过赋予不同的材质进行叠加，模拟出真实的耀州瓷材质分层，获得更好的还原效果。
数字校园三维模型框架的建立 篇3
首先根据高程数据, 在系统下自动生成数字地面高程模型, 然后导入建设区的数字二维图, 进行处理后, 根据建筑物的轮廓运用纹理建模的方法建立起三维模型。利用数码相机获取纹理影像, 经过处理映射到各三维地物模型上, 完成三维场景的重现, 完成属性数据的输入, 构成整个校园的三维景观模型外业工作的实施。
二、控制测量的内容
为了使后期的导线测量工作计算工作不过于复杂个繁重, 所以本文选择单一的带有支导线的附和导线, 其中结点与结点、结点与高级点间的导线长度大于等级规定导线长的0.7倍, 并且设计的导线尽量成直伸形状。
为便于测角和测边, 所以选择平坦而开阔的路线, 主要是为了测角的通视和减少大气旁向折率的影响。导线长大致相等, 可以减少因望远镜聚焦而带来的误差, 所以不能在一条导线下出现过长或者过短的导线边, 尤其避免有长边即变为短边的情况。
控制测量分为平面控制测量和高程控制测量两种。
根据起始导线边的位置以及校园的实际地形, 决定采用闭合导线的形式对园进行平面控制测量。
⑴仪器设备
南方NTS-352全站仪, 精度:2″2+2PPM, 2个棱镜, 1个三脚架, 1个米尺。
⑵控制点的布设
在测量校园的地形图时, 尤其注意点与点之间的通视, 避免建筑物的阻挡。根据起始导线边的位置以及校园的实际地形, 决定采用闭合导线的形式对校园进行平面控制测量。选取控制点的要求, 尽量布设在主要的路上, 使其能测量到的范围大, 相邻点要通视。
三、碎步测量的内容
碎部测量是利用南方全站仪在校园内某一测站点上测绘房屋建筑、花坛、绿地、道路等平面位置和高程的工作。碎部测量是在测站上进行工作的, 选择好的测站点的位置, 是测好碎部的关键之一。
首先对测站周围的地形、地物分布情况熟悉一下, 便于开始观测后及时在图上标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员指挥跑镜员到事先选好的已知点上准备立镜定向;自己快速架好仪器, 量取仪器高, 选择测量状态, 输入测站点号和方向点号、定向点起始方向值, 一般把起始方向值置零;瞄准棱镜, 定好方向通知持镜者开始跑点;用对讲机确定镜高及所立点的性质, 准确瞄准, 一般来讲, 施测的第一点选在某已知点上。测后从以下几方面查找原因:已知点、定向点的点号是否输错;坐标是否输错;所调用于检查的已知点的点号、坐标是否有误;检查仪器、设备是否有故障等。若测量中需要绘草图必须把所测点的属性在草图上显示出来, 以供处理、图形编辑时用。草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确, 比例一致的原则, 在野外采集时, 能测到的点要尽量测, 实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距.在一个测站上所有的碎部点测完后, 还要找一个已知点重测, 以检查施测过程中是否存在因误操作, 仪器碰动或出故障等原因造成的错误。检查确定无误后, 关机、搬站.到下一测站, 重新按上述采集方法、步骤进行施测。
四、利用CASS软件绘制地形图
⑴定显示区
点击“绘图处理”下拉菜单, 选择“定显示区”的命令, 出现一个对话框, 选择坐标数据文件确定显示区的大小, 然后再屏幕下方命令栏里出现提示 (最小坐标值、最大坐标值) 。
⑵选择点号定位成图
在屏幕的右侧菜单里选择, 然后出现一个对话框, 选择与定显示区一样的坐标数据文件, 然后会提示出所选择数据文件里点号的个数, 显示在命令栏里。
⑶展点
点击屏幕上方的下拉菜单“绘图处理”选择“站点”中的“展绘点号”。
草图通过人、机交互完成平面图的绘制。首先对建筑物进行绘制, 一般四角建筑物只按顺序连接三条边, 第四边由CASS制动程图根能完成, 对于多边建筑物或其他几何外形不规则的建筑物要采用软件自身的绘制多点房屋的功能一次连接每一个特征点。对于其他片状地物 (例如草地、水池等) , 需要依次连接起所有的特征点, 使其形成一个闭合的外围, 然后对其填充相应的颜色或文理使其更具有真实性。对于其他的一些地物 (如独立树、下水井盖、路灯、路缘石、栅栏等) 可根据CASS软件中的特殊地物符号的绘制功能对其进行编辑使其恢复真实的地物属性。经过以上编辑地形图的初图大致已经形成。
五、利用IMAGIS建立三维框架
⑴将在CADR14中以.DXF文件格式保存的数字化地形图导入IMAGIS中, 打开IMAGIS软件, 在其界面下点击“文件”下拉菜单选择“输入”然后选择“打开AUTOCAD (R14) 数据文件”, 在弹出的对话框中选择要导入的文件。文件被导入后将被系统默认为.3d的文件格式。
⑵对图形进行进一步的修改
文件被导入之后将会显示所有的图层而且有的图形可能会变形, 这时就要对其进行相应的修改。首先关闭一些与建模无关的冗余图层, 这样能减轻IMAGIS系统的负担, 使系统操作起来更为灵便。打开工具栏中的“图层控制”命令菜单, 在对话框中选择需要关闭或删除的图层。在IMAGIS中“图层控制”菜单也可以拥有CAD中“图层管理器”一些喜爱能够类似的功能例如图层的删除、新建、重命名等。
三维数字化校园论文 篇4
第四届三维数字化创新设计大赛
赞
助
策
划
书
活动方：铜陵学院
赞助方：
时间：2011年05月25日
尊敬的赞助商：
为激发大学生学习兴趣，推动三维数字化技术应用与专业人才培养，铜陵学院举办此次三维数字化创新设计大赛，本活动由院团委主办，机械工程系团总支承办。此次活动的策划不但在上年成功拉得外联经验总结之上，而且通过了整个机械系团总支学生会外联部的讨论，既具权威性。届时必能引起活动参与者极高的积极性。让赞助商尽情享受投资少回报高的乐趣。铜陵学院机械工程系也会为此而奋斗到底！我们系外联部是此类校园活动指定宣传策划单位，对商家赞助大学生活动的可行性，特别是此次活动的可行性有较深入的了解。现在就让我们为贵店作此赞助的可行性分析报告。
一、可行性分析。
1．大学生对于科技创新方面有较高的活动热情，此次活动会掀起“学3D、用3D、我创造、我快乐”的热潮，会深受广大同学欢迎，必将引起全院性的轰动，具有很高的宣传效益。
2．同电视、报刊传媒相比，在学校宣传有良好的性价比，用最少的资金做到最好的宣传。
3．学校消费地域集中，针对性强，产品品牌深入民心。如商家能抓住此次机会，效果可想而知。
二、宣传方式。
1．横幅：悬挂一、二食堂（注明“XXX预祝铜陵学院三维创新设计大赛圆满成功”）
2．海报：2张海报分别张贴在一、二食堂（人流量最大）门口。
3.网络宣传：本次活动的每一环节的报道都将及时发布到校内各网站，每篇报道都将附属赞助商需要的宣传内容。大学生对网络的需要很大，此宣传浏览量大，定会达到很好的宣传效果。
4.工作服：如赞助商可提供其公司的工作服，我们的工作人员可把其穿在外面，达到耳目一新的宣传效果。志愿者绶带
5.活动现场宣：我们会在活动开始即结束时对赞助商表示感谢，特别是在颁奖时我们会为赞助商大力宣传。这种活跃的场合是宣传的绝佳时机。
三、赞助方式。
赞助活动经费800元.（我们保证珍惜贵赞助上的每一份钱，保证赞助金额全部用于本次活动的开支）
四、活动经费计算。
条幅两条（一、二食堂）由赞助商提供
海报两张由赞助商提供
一等奖mp3（一个）200元
二等奖U盘（两个）150元
三等奖台灯（三台）150元
优秀奖（十个杯子）100元
获奖证书（十六个）160元
矿泉水（两件）40元
合计800元
五、赞助活动意义。
*增加校期间的交流与合作，共同学习，共同发展。
*通过全面的宣传，扩大贵赞助商在搞笑的影响力。
*通过赞助相关活动树立企业形象，提高贵赞助商的社会效益。
*我们真心的希望能够以此次活动为契机，和贵赞助商建立更长久的合作关系，帮助贵赞助商不仅在校内，而且在社会上的最大利益的实现。我们将在以后的工作为贵赞助商提供更大的支持。
六、活动时间：2011年6月15日14:30
活动地点：机械工程系机械制图实训中心（新区实验楼C栋一楼）
赞助单位：
希望贵赞助商能慎重考虑我们的建议，给我们提供宝贵的意见。虽然贵赞助商在此次活动中的经济花费，但隐形的市场效益让你我欣慰！希望能和贵赞助商通力合作，共同办好此次活动。我们期待您的加入！预祝我们合作愉快！策划：铜陵学院机械工程系学生会外联部
赞助方签字：
活动方签字：
三维数字化校园论文 篇5
［关键词］文物三维数字技术数字博物馆重要作用
引言
中国地大物博，文化历史灿烂而悠久。历史文物不仅代表着我们祖先的创造力与智慧，也是新时代先进文化建设的重要内容。当今社会对科技文化领域的发展日益重视，文物的保护已受到更广泛对关注。联合国教育、科学及文化组织大会于1972年10月17日至11月21日在巴黎举行了第十七届会议，通过了《保护世界文化和自然遗产公约》。全国人大常委会在新颁布的《中华人民共和国文物保护法》中首次确立了“保护为主、抢救第一、合理利用、加强管理”的十六字方针。党的十八大明确要求全面促进公民文明素质和社会文明程度提高，要求完善公共文化服务体系。这些新的发展机遇，使博物馆保护文物、收藏文物和考古研究工作承担着新时代的使命。近几年，三维数字技术在博物馆中的应用日益广泛，从文物信息的采集到文物本体的复制复原，从文物三维数据库的建立到数字博物馆的建设，都离不开三维数字技术，而文物三维数字技术正是数字博物馆建设的重要标志。
一、现代博物馆职能的局限性催生文物数字化
实体博物馆，以数字化的形式更高效地呈现其职能，现代博物馆的职能是文物的保护与修复，归纳与研究，收藏与管理，陈列与展示。在执行其职能时，存在比较多的局限性。
1、存在一些人为的或环境的因素对文物造成了损伤。例如博物馆在对文物进行收藏、陈列展览、保护修复等过程中，不可避免地过多接触文物；如没有把握好文物收藏环境适合的光线强度、空气湿润程度，甚至某些气体也可能侵蚀脆弱的文物表面。文物信息都是不可再生的，而这些局限性，难免对考古学研究有重大意义的信息受到破坏甚至丢失。
2、传统的修复方法存在着滞后性，根本无法满足大量待修复文物的修复要求。传统修复方法主要是靠手工修复，耗费了大量的时间，工作量也庞大。修复的精细技术要求很高，人工操作这项复杂的过程难免对文物造成二次破坏。
3、传统文物信息管理的手段阻碍了信息的流通与更新。现代博物馆主要采用保存照片、创建文档等手段管理文物信息，传统的保存与修复文物信息的方法造成了资料的积压且难以流通。文物的收藏和研究相分离，博物馆之间管理相隔离，造成整个社会文物信息不流通，研究信息提取繁杂，造成我国考古学研究进度滞后。
为了适应新形势，文物的数字化是大势所趋。文物三维数字技术在很大程度上克服了当前的困难，并服务于长远的数字博物馆的建设。其主要原理是利用三维扫描设备，通过高速激光扫描测量的方法，得到稠密均匀的点云，对完整或破损的文物进行极快速扫描并采集三维坐标数据，不接触文物，就可精准、均匀地获取文物表面的三维数据信息，为文物的信息采集、数据保存、复制修复、研究收藏开辟一条新的道路。
二、三维数字技术对博物馆各职能的重要作用
（一）开辟了文物保护与修复新前景
在博物馆的系列工作中陈列与展览往往备受关注，却容易忽略保护与修复这一重要工作。事实上，文物保護更重要的是记录文物原始的三维信息和纹理信息，获取真尺寸真纹理的三维数字模型[1]。利用三维数字技术为传统保护手段带来突破，永久的记录下文物的当前状态，并基于文物的数字模型对保护、修复提供辅助支持和新的手段。
文物信息的提取必须遵循一个原则——最小干预原则。文物三维数字建模技术为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段，在文物保护与修复具有空前优势。三维数字扫描仪器在扫描文物后，得出三维数据，利用电脑处理这些采集到的数据，创建虚拟碎片、文物破损或缺失部分的模型，然后轻松通过电脑进行文物的虚拟修复。三维数字建模技术突出表现为以下这些优势：
1.速度快，不破坏
对于一些极易碎或极易改变表面信息的文物，采用三维扫描技术设备高速激光扫描，可不用直接接触文物而快速进行数据采集，这是最突出的优势。三维扫描技术就实现了“预防性保护”，这是“文物保存环境的监视与控制,是今后文物保护与修复的发展方向” [2]。以秦始皇兵马俑博物馆为例，如果应用传统的记录测量方法，既耗费时间与精力，获取的信息还不尽准确，而且可能还会对兵马俑本身造成破坏。该馆于2007年对二号坑遗址进行了测量数字化，利用激光三维建模技术获取了二号坑的三维数字模型[3]，极大程度提高了工作效率，而且解决了二维拍摄方法不能够识别到兵马俑轮廓、纹理的问题，整个采集过程绝对不会接触到兵马俑表面，实现了在保护中进行研究。
2.复制易，修复精
像瓷器等脆弱易碎的文物在复制过程中，一般博物馆会使用传统方法，在原瓷器上进行翻模，这无疑是接触式的技术，在复制过程中可能会造成无法弥补的损失。而应用三维扫描技术，不用接触到文物表面就可以进行数据采集，而且精确度极高，再通过现代复制技术造出高精度复制品，不仅在最大限度避免对文物造成破坏，而且很大程度上简化了文物复制的繁琐程序。在博物馆文物当中存在大量的易碎文物，这些文物都容易出现脆化、脱色、剥落等现象，有些文物有大量碎片需要修复，而且理论上，两个相邻的两个断面是没有重合数据的[4]，利用三维扫描技术，我们可以预先对文物数据进行模拟修复，预览文物修复后的影像，从而提出多种修复可行方法，并将各种虚拟结果进行对比，找出最小误差的修复方式，指导修复手段与修复技术。
3.复容貌，更逼真
复原古人的容貌，是促进仿古文物制作的一个重要基础。采用三维扫描技术恢复远古人物的容貌，可以制造出比较逼真的容貌，较准确的性别、年龄等，除了可以让考古人员更客观地研究掌握当时的政治、经济、文化背景。据周明全、耿国华共同撰写的《计算机辅助文物复原技术》一文介绍.从1999年底开始，西北大学可视化技术研究所，开发了三维输入设备，辅助秦始皇兵马俑复原。其将兵马俑碎片信息输入电脑，通过自动拼接与手工调整相结合的方式逼真地复原了兵马俑的容貌。这项复原工作比人工文物复原更精确，提供了更科学的依据，同时也提高了兵马俑的修复效率。
（二）对提升博物馆管理研究能力具有划时代意义
在我国，每年都有大量的文物出土。由于受制于时间、空间及保存条件、保护技术等诸多因素，博物馆的收藏管理停留在把各类器物、遗址、遗迹及文献记录等储存在静态资料库的状态，信息彼此不互通，资源不共享，对考古研究的发展造成一定程度的阻碍。然而，采用文物数字化管理，则不占用博物馆的空间，因为信息本身不存在物理意义上的搬迁移动，博物馆收藏管理这一职能就不受时间和空间的限制。另外，博物馆文物展览费用、搬运费用也大幅降低。
文物数字化管理，能使博物馆与博物馆之间形成信息互通，利用互联网，专家及参观者都可以随时轻松提取文物任何数据信息进行研究，无须担心路途遥远。其优势具体表现为以下特点：
1、提取文物信息简单而全面
文物采用了三维扫描技术采集数据，储存于互联网数据库，参观者只需轻轻按动鼠标，就可以直接在文物欣赏过程中获得真实文物的三维数据，了解文物的基本信息，拖动一下鼠标，可以看到文物的的任何角度，以及文物所带出的历史文化底蕴。珍贵文物的三维数据信息建立的数据库，我们只需对文物进行关键词、年代或类别的输入，就可以得到全面而直观的文物信息，这无疑对后续的研究带来极大的便利。
2、采集文物数据高效而准确
不同文物之间对比研究是考古研究和博物馆收藏管理的一个重要内容，是进行历史考证和历史确定的一种重要手段，对比研究是研究文物的一种重要的方法。然而三维数字技术可以对文物的三维数据进行细致而准确的录入，以及上述讨论到的提取数据的简单化和全面化，获取数据信息就极大的提高了效率，而且获得的数据的精确性也得到保证。
（三）给博物馆的陈列展览带来了崭新的模式
传统博物馆的陈列展览定义是在有限的空间内，利用文物、标本，加以辅助的展品的科学组合，展示社会、自然、历史与科学技术发展过程与规律[5]。这些陈列展览的形式，展示界面和元素显得单一，难以引起参观者鉴赏的兴趣；文物展示也较为片面，难以表达文物全貌。博物馆要充分发挥其陈列展览的职能，就必然要突破上述这些局限性问题。
三维数字技术给博物馆的陈列展览功能带来了崭新的手段，不但最大限度发挥了博物馆的展示能力，还可以使更多人通过互联网了解博物馆展出的文物，这无疑促进了博物馆宣传力度。运用三维数字技术的“虚拟现实”技术，设计形成的文物虚拟展示，成为当今博物馆比较流行的陈列展览的方式。通过建立虚拟信息，大型文物或遗址甚至可以在现场为参观者提供虚拟漫游，或者只需带上一副3D眼镜，参观者便可穿越时空，无限制体验历史的辉煌。
1、丰富了博物馆展览的手段
参观者到传统的博物馆参观，常常要与文物展品保持一定距离，视线范围被限制了，就无法仔细领略文物细致的纹理，更无从对文物进行多角度无限制全方位观赏，参观者往往有意犹未尽之感。三维数字技术则弥补了这些不足。例如对于一些大型文物，利用三维技术的“虚拟场景”技术，参观者在进行虚拟漫游的同时，能够同步获得场景中景物介绍，融合人文知识背景与实际景物为一体，是最佳体验形式。又如一些小型单件文物，参观者可以进行任意角度观看、任意旋转、任意比例放大，就仿佛亲手拿着文物把玩，这是在实际展览中也无法达到的，可以给用户最大的自由空间。以徐悲鸿博物馆为例，该博物馆利用三维扫描技术对徐悲鸿博物馆的主要建筑、生前作品及其雕塑进行了三维重建，实现了整个博物馆的虚拟漫游，参观者不但可以观赏诸如油画、国画及扫描作品，还可以观赏到博物馆内部细节部位。
2、培养了参观者的参观新习惯
观众在传统博物馆进行参观，对文物信息的获得只能通过讲解员的讲解，这种被动的鉴赏方式，一定程度上会受到讲解员讲解水平及讲解员主观感受的影响，难以对文物所具有的历史信息及时代意义产生情感上的共鸣。利用三维数字技术展示的文物，给予参观者更自由的操作空间，更好地实现了文物展示的目的。利用虚拟技术，参观者整个鉴赏文物的过程就从被动接受信息的过程变为主动求得信息的過程，更能刺激参观者的好奇心和求知欲。久而久之，这会形成一种更主动鉴赏的好习惯。
另外，随着我国公民文明素质迅速提高，越来越多人选择到博物馆参观，过多的观众对博物馆造成很大的管理压力，过度拥挤的环境使观众的鉴赏质量下降，也有可能对文物造成损害。但是通过三维数字技术对博物馆及文物的虚拟，他们足不出户就可以看到自己想要看到的展览，而且再也不用担心因展览的时间短而错失参观的机会。
3、推动了数字博物馆的宣传与推广
三维数字技术应用到博物馆中，就如博物馆向公众打开一扇窗口，通过网络平台，丰富的文物资讯从这个窗口传递出去，而公众的需求和意见也从这扇窗口传递进来，使数字博物馆的职能更好地展示给社会。其次，博物馆利用信息化技术的优势，为人们提供广阔的视野，从而赢得社会对博物馆更广泛的支持和热爱。三维数字技术的应用使得博物馆的宣传教育功能向着更深层次发展，使博大精深的历史文化对社会教育带来更深远的影响。
综上所述，三维数字技术在博物馆中广泛应用是博物馆发展的必然趋势。
三、三维数字技术应用于博物馆的实例概况
在国外，对文物的保护修复和信息开发领域，都十分重视三维数字技术的应用。如美国的斯坦福大学，早有利用激光测距仪对米开朗基罗塑像进行了数字化管理的先例。又如加拿大很早便开发了NRC ’ s 3D Imaging系统，用以收集文物、艺术画廊原始数据。近年来，我国更加重视了数字博物馆的建设进程，有不少大学开通了数字博物馆，例如北京数字博物馆、北京奥运数字博物馆、秦始皇兵马俑博物馆，上海博物馆等都是新建成的数字博物馆，这让文物信息资源得到共享，促进高等院校、博物馆之间的研究成果的互相学习交流。可见在科技飞速发展的今天，博物馆事业对三维数字技术的有了更深的重视。
四、对三维数字技术发展前景的展望
博物馆行业利用三维数字技术开展业务是顺应时代发展的潮流，在科技飞速发展的今天，各种新技术、新手段将会不断加入到数字博物馆的建设中。博物馆信息数字化是一种大趋势，但也要和实体博物馆相结合，因为有些功能还是需要实体博物馆来实现，实体博物馆需要数字化，数字博物馆也需要实体化。目前博物馆行业内能够熟练掌握三维数字技术的人不多，从这点上数字化博物馆需要培养自己的专门人才，在软件技术开发上也需要提高。要想这样尖端的高科技像空调、电冰箱一样深入千家万户，就需要开发更廉价的、实用性更高的数字化体验设备。
参考文献：
[1]胡少兴，查红彬，张爱武.大型古文物真三维数字化[J].系统仿真学报，2006（4）：P951-954；
[2]申茂兰，兰德省.对现代文物保护与修复理念的认识.中国文物保护技术协会第四次学术年会论文集，2005-11-01；
[3]王婷.文物真三维数字建模技术在秦始皇兵马俑博物馆中的应用——以一号坑陶俑为例.文物考古与考古科学，2012年11月24卷（4）；
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[5]刘卫华.关于博物馆陈列的多方位思考.博物馆研究.，2003，(1)：P9 -11。
三维数字校园综合信息服务平台 篇6
与二维GIS相比, 三维GIS具有对空间信息的直观可视化表达、可进行多维度上的空间分析等优势。这几年国内学术界及产业界表现出了对该技术的高度重视, 国内已掌握了世界一流的真三维技术。另一方面, 近年来信息科技的迅速发展推动了我国校园信息化建设的飞速发展, 计算机科学技术与网络技术在高校改革与发展过程中担任起至关重要的角色。集成校园导航、招生宣传、校园信息化管理的新一代三维数字校园系统成为校园门户网站不可缺少的重要栏目, 对学校的形象宣传、招生宣传、信息化管理将产生重要的作用。综上所述, 研究三维数字校园具有重要意义。
1 系统总体设计
本系统以防灾科技学院为对象, 结合Visual C#开发环境与Super Map Object.Net组件式GIS平台, 基于真三维立体显示和地理信息系统等技术实现校园的三维虚拟浏览。Super Map Object.Net组件式GIS平台以其独有的优势———直观快捷地展示地理信息, 使用户直观高效地对地理信息数据进行浏览。下面是系统结构图:
系统关键技术分析:本系统主要采用HTML+Java Script开发环境与Super Map云GIS软件开发平台及MVC设计模式和面向对象开发方法进行系统功能开发。并利用超图的Super Map i Server服务, 该服务是基于跨平台GIS内核的云GIS应用服务器, 具有支持二三维一体化地图缓存, 提供二三维一体化的服务发布、管理与聚合功能, 提供多层次的扩展开发能力, 采用面向服务的地理信息共享方式, 用于构建SOA应用系统和GIS专有云系统。并通过使用3DMAX软件建立校园实体模型。面对现有硬件系统内存有限, 本系统特别采用了场景缓存这一新技术。场景缓存是基于整个场景生成的缓存, 通过一次操作, 即可将已经加载到场景中的不用类型的数据图层生成不同类型的缓存。系统可以通过发布场景的缓存能够使数据在桌面上快速的加载与显示、使客户端上浏览更高效。但是由于一个场景缓存只能完成单一功能, 因此在本系统中, 为了实现3D浏览的同时还能对地图进行属性查询等操作, 我们采用同时发布两个场景缓存的技术来解决以上问题。
2 系统数据制作
2.1 数据采集整理
数据是GIS中的核心。基于GIS平台开发的三维校园系统, 其数据主要由道路、建筑等基础设施组成。数据采集工作始于测量防灾科技学院实物数据, 制作校园底图, 配准并添加到数据库当中。三维数字校园数据库中的数据主要由空间数据和属性数据两部分构成, 其中空间数据主要用于对地理空间实体的位置、大小、形状、方向以及几何拓扑关系的表达, 而属性数据则是描述地图上实体要素特征的数据。根据系统需求分析, 我们对实物属性数据结构做出合理的设计。
2.2 图片采集处理
采集的图片主要用于模型制作当中的贴图和数据发布当中的建筑实物图。由于拍照时受外界环境影响, 图片不能直接作为贴图使用, 需要运用PS等图片处理软件进行调校。另一方面, 拍照取景时, 可能受到拍摄角度限制、来往行人等因素影响, 照片也需要用PS进行相应的处理。
2.3 模型制作
三维模型构建的常用方法有三种, 一是使用Sketch Up、3DMAX等软件手工建立目标场景模型数据并渲染, 将场景整合到GIS系统中;二是根据高程字段拉伸2DGIS中矢量数据进行批量建模并进行纹理贴图;三是利用数字摄影测量技术进行三维建模。利用Super Map系列软件对二维的平面数据进行拉伸, 批量建模并进行纹理贴图, 这种建模方式建模成本低, 周期短, 但是精度较低, 适合应用于建筑数量较多又不需要精准建模的城市场景;通过使用3DMAX等软件手工建立目标场景模型数据, 通过Super Map的相应数据导入功能添加到场景当中, 这种建模方式所做模型精度高, 但是成本高, 周期长适合应用于建筑数量少对模型精准要求高的场景;利用数字摄影测量技术进行三维建模在周期和成本上都要高于前面两种主要是对精度要求较高的模型进行建模。这里采用第一种方式建立模型。
2.4 场景发布
场景是以抽象的三维球体模拟现实的地球, 它能够将从现实世界抽象出来的地理事物展示在球体上进而更直观形象地反映地理事物的实际空间位置和相互关系。场景提供了相机的设置, 用于对球体进行角度观测、方位观测、范围观测, 从而以不同的视角呈现地理实物的不同部位。防灾科技学院的场景是作为三维球体上的一部分进行建立的, 在建立场景时, 考虑到场景的显示效率及效果, 场景中一些固定且数量较多的实物通过建立三维符号减少数据复杂程度, 其部分实物通过场景缓存添加。
3 系统功能模块实现
本系统中, 我们实现了四大功能:定位、量算、飞行和天气模拟。定位功能中, 使用命名空间Super Map.Web.Realspace中的Camera类, 创建对象, 设置其经纬度以及高度值等属性, 最后使用Flying Operator命名空间中的fly To方法定位到查询的相应位置, 实现了定位功能。量算功能中, 使用命名空间Super Map.Web.UI.Action3Ds中的Measure Distance类和Measure Area类, 创建对象, 通过对象的on Click方法和on Db Click方法对量算过程进行监听, 并完成量算过程。飞行功能中, 需要提前使用Super Map i Deskpro制作好飞行路线和节点, 导出为一个飞行文件, 程序中调用此文件, 获取到已有的节点的经纬度以及相机方向等信息, 设置速度, 通过调用定位功能, 实现节点与节点之间的飞行, 给人一种在模型间穿梭飞行的真实感觉。天气模拟功能中, 使用命名空间Super Map.Web.Core中的Geo Particle类, 创建对象, 设置对象参数, 分别为雨、雪等类型, 并设置粒子的宽度、高度以及每秒产生粒子的个数等参数, 最后设置粒子的三维要素类, 形成三维天气模拟。
4 总结及展望
文章对真三维技术应用于三维数字校园综合信息服务平台进行了探索, 并在自身的实践基础上, 对校园地理信息系统的结构和功能设计做了一系列的探索, 使该系统成为一个比较完善的校园信息管理系统, 希望能为学校的教学和管理做出贡献, 成为数字化校园的一部分。同时由于本系统在数据库维护、网络版平台的开发等功能上还存在一些问题, 在今后的研究中将做进一步改进。
摘要：计算机科学技术的发展有利地推动了二维地理信息系统的研究成果向三维可视化空间的拓展, 三维虚拟系统已然成为地理信息系统的重要组成部分。本系统以防灾科技学院为对象, 结合Visual C#开发环境与Super Map Object.Net组件式GIS平台, 基于真三维立体显示和地理信息系统等技术实现校园三维虚拟浏览, 使用户直观高效地对地理信息数据进行浏览。三维校园系统另有智能化的POI查询定位功能和360度全方位浏览, 是虚拟校园建设的革命性突破。
关键词：3D GIS,SuperMap,三维校园
参考文献
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三维数字化校园论文 篇7
三维数字校园设计
以西安某学校为例建立三维数字校园的三维场景,其基本流程为:①使用南方CASS图形处理软件处理规划平面图,提取高程矢量数据建立不规则三角网DEM,并导入Arcsence中,生成三维地貌模型即TIN模型;②使用三维建模软件SketchUP建立三维地物模型;③使用ArcCatalog建立个人数据库,预设属性字段;④将TIN模型和三维地物模型分层导入Arcsence中,进行匹配集成生成三维数字校园。
三维数字校园的构建
1.三维地貌模型
数字地形模型DTM是地形表面形态属性信息的数字表达,是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。即用三维坐标X,Y,Z表示区域内的地形地貌,X,Y为平面坐标系的平面坐标,当Z表示高程并当作地形属性时,即为数字高程模型DEM[1]。DEM用函数的形式描述为(式1):
vi=(xi,yi,zi)(i=1,2,3…n)式1
其中(Xi,Yi)是平面坐标,Zi是对应的高程。当该序列中各平面矢量的平面位置呈规则格网排列时,其平面坐标可省略,此时DEM就简化为一维矢量序列{Zi,i=1,2,3,…n}。
本文采用西安某高校的规划平面图作为原始数据,对数据进行处理后生成TIN(Triangulated Irregular Network)模型,具体步骤是:(1)用图形处理软件南方CASS打开规划平面图,清理图层,只保留地物的图形数据和高程数据;(2)用南方CASS软件中提取高程矢量数据功能,提取处理后图形的高程矢量数据,生成.dat的无编码数据;(3)将.dat的文编码数据加载到南方CASS中生成不规则三角网DEM,并对三角网进行修剪,然后另存为Arcsence的默认矢量文件;(4)将另存后的默认矢量文件加载到Arcsence中生成TIN模型。
2,三维地物模型
三维数字校园的地物模型主要包括:建筑物、道路、植被、水系及公共设施。建立三维地物模型步骤有:(1)将规划平面图导入ArcMap中,添加统一的坐标系,为了后期在Google SketchUp中建模时具有统一的空间参考,方便地形与地物的匹配集成;(2)将其在导入到Google SketchUp中,并建立建筑物、道路、植被、水系和公共设施等图层,达到可以分层显示三维模型的目的;(3)在对应的图层中建立相应的三维模型;(4)使用图像处理Adobe Photoshop软件对采集的纹理数据进行剪裁、拉伸、变换等处理,贴在三维模型上,使三维模型的显示效果更接近实体。
3.个人数据库
三维数字校园使用ArcCatalog建立个人数据库,在数据库中添加元素,并对元素的属性字段进行预设[2,3,4]。三维数字校园的数据库建立中,元素的添加数量与Google SketchUp中的模型层数一致,即应添加建筑物、道路、植被、水系及公共设施等的元素,然后分别预设这些元素的属性字段。然后将Google SketchUp中建立的三维模型一一对应的分层导入到数据库中。
4.三维地貌地物的匹配集成
在构建三维数字校园时如果将地物和地形不进行匹配集成,就会出现地物悬于地形上方飘浮在空中、地物钻入地下的各种异常现象。当地物悬于地形上方飘浮在空中时,一般采用修改地物模型的方法来实现地物与地形的匹配。在地物钻于地下或者大范围水平基准面相同的情况下,可以通过修改地形模型的局部改造来实现地形与地物的匹配。当地物密度较大地形较为复杂时,地物模型与地形模型之间可能会出现大面积的不匹配现象,地形模型与地物模型匹配的工作量会相应增加,所以我们一般情况下是对地形模型进行分块处理,将每块地形内的地物与地形进行匹配,最后再将各块地形进行整体合并,这样就可以实现一个完整的地形与地物匹配模型。
三维数字校园的实现
将三维地形和地物进行匹配后,三维数字校园的模型建立完成,将数据库中的各项元素加载至ArcScene中,以ArcScene为平台进行三维数字校园的三维显示,在ArcScene中,实现三维数字校园的平移、缩放以及漫游等功能,直观地表达校园的整体三维效果,也可以设置飞行路径浏览校园内的风景,对校园内的地物进行属性信息的查询。
建立三维数字校园以期为高校建设规划电子化进度及大学生生活学习载体多元化发展提供理论依据,并对以后三维数字校园系统的开发提供理论基础。
参考文献
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[3]孙伟韬,基于ArcGIS与SketchUP等景观规划快速表现技术[J].华东森林经理,2011,25(2):86-88.
三维数字化校园论文 篇8
关键词：建筑物,三维建模,City Engine,Arc GIS
0 引言
随着计算机技术、GIS技术、云技术、遥感技术、大数据等的发展, 三维建模技术已经广泛应用于城乡规划、智慧城市、古建筑文物保护等, 具有良好的发展前景。三维建模技术是将地理空间数据从二维的表达形式变换为以三维立体的形式显示, 能较真实的反映现实世界[1]。
建筑物三维建模的核心技术根据不同的数据采集方式, 采用不同的数据格式, 研究不同的建模软件, 针对不同的用途来进行建模。具有空间数据概念的建模与建筑行业的建模思想有些不同, 但总体讲, 根据建筑物获取数据方式不同, 采用不同的建模方法, 但目前常用的三维建模主要有以下几种:
1) 利用Open GL语言嵌入到VS或者其他平台上构建三维模型;
2) 利用CAD, 3DMax等建模软件建模;
3) 利用三维激光扫面仪采集数据, 并采用其配套的软件制作三维模型;
4) 利用Sketch Up建模;
5) 利用Skyline建模。
这几种方法都能实现建模效果, 只是效率高低不一, 互有优势, 有的只能用于立体视觉表达, 不能进行属性查询, 也不能进行三维空间分析及其深层次应用, 其忽略了要素之间的拓扑关系, 也不能快速、批量地进行建筑物模型的生成, 缺乏可重用性。本文介绍在City Engine平台下主要是基于规则的建筑物三维建模方法, 该项目是利用全站仪、RTK等实测手段获取黑龙江科技大学校园数据, 存储在shp格式数据库中, 辅以建校时的规划图dwg格式, 通过该平台的规则语法调用该校建立的GIS数据库中的属性数据, 建立建筑物的三维模型, 该方法GIS的特点即图形数据与属性数据的一致关联, 提高了三维建模效率, 为大场景的建筑物快速、批量的建立三维模型提供一种新的方法, 较好的利用了GIS的空间分析功能[2]。
1 建模方法
CGA ( Computer Generated Architecture) 形状语法是建筑设计编程的一种语言, 把其用到GIS里的建模中来, 利用空间数据的图形数据生成建筑物模型, 其适用于规则形状的构造, 模型由Shape Symbol, Parameters, Attributes, Geometry, Scope, Pivot组成。语义建模的思想是定义规则, 通过迭代精炼设计, 从而创建细节完成内容, 这些规则操作由几何组成的shapes来完成。
2 基于City Engine的三维建模
2. 1 三维建模流程
本文选取黑龙江科技大学校园的教学主楼、科技大厦、图书馆、学生宿舍群等建筑物、应用City Engine实现三维模型建立的流程图如图1 所示。
2. 2 数据准备及预处理
构建建筑物三维模型一般需要准备获取校园范围内的影像数据、建筑物属性数据等, 实测建筑物数据及高程, 并采用最小二乘法原理进行平差, 或采用专业的平差软件进行平差, 在Arc GIS中进行图形与属性的生成, 构建建筑物模型, 当需要构建配备建筑群的操场与广场的时候, 也可以生成数字高程模型 ( DEM) 等数据。模型需要的纹理贴图部分需要准备数字正射影像 ( DOM) 、数码相机照片等数据, 由于拍摄的角度问题, 大部分的纹理贴图都不在正射状态, 不同数据选择贴图与处理的方式也不一样。利用Crop Image工具来调整图片到正射状态。
2. 3 建筑物三维模型的建立
建模规则的编写是根据研究区的建筑物分类, 本项目把黑龙江科技大学的校园建筑物分成四面形建筑物、圆形建筑物等, 其外形都比较规则, 不规则的较少, 调用通用规则即可, 模型规则的代码编写就是模型的逆向分解, 利用分解后的各自属性进行建模, 普通研究区的模型只需编写几个常用建筑物类型的规则即可成批建模。复杂的外形建筑物需要单独编写规则, 导入即可成型。对建筑物进行拆分的越细, 模型建立的就越细, 模型的属性信息越多, 规则的编写也就越复杂。模型的纹理都在各自拆分对象上, 通过编写规则中的纹理函数调用纹理图片来实现纹理贴图 ( 见图2) [2]。
因City Engine与Arc GIS完美集合, 其数据可以不用任何处理就可以使用, 所以建筑物拆分的建模对象的参数信息可以较好的保存到建筑物数据的属性中, 也可通过City Engine的属性面板进行输入调整, 为了很好的管理模型的规则, 定义了规则的属性, 见表1。如调用不同属性, 即使使用相同规则, 其建筑物模型表达也不一样。
本文建筑物的数据是根据施工设计图纸与利用全站仪及GPS-RTK仪器实测数据, 通过最小二乘法平差原理, 平差后的数据, 在City Engine平台实现了校园五大处三维建筑物批量模型, 提高了三维建模效率, 建模效果较好。效果如图3 所示。
3 结语
本文基于City Engine的参数化建模技术, 对黑龙江科技大学重要建筑物、道路、绿化进行了参数化建模设计, 通过扩展现有规则, 创建了符合校园实际情况的建筑物、广场、道路、操场等规则模板。缩短建模周期, 为景观设计、城市规划设计、环境保护、应急救灾、虚拟旅游、城市管理等诸多领域提供了思路与方法。
参考文献
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三维数字化校园论文 篇9
1 项目开发过程
第一, 三维数字校园虚拟漫游 (东区) 的实现, 数字校园虚拟漫游 (东区) 内所有三维模型的构建、纹理的贴图、在数字校园虚拟漫游 (东区) 场景中的各类特效以及动画等;将3D数字校园虚拟漫游 (东区) 场景模型、脚本以及多媒体资源融合到Unity3D中, 设计制作出PC机或漫游设备屏幕上显示的实时3D数字校园虚拟漫游 (东区) 场景;漫游系统界面交互、漫游角色控制、物品碰撞检测、漫游资源动态载入、漫游关卡读取各种的漫游技术运用最终形成一套完善的漫游系统。
第二, 互动感应的实现, 主要解决肢体感应设备与Unity3D的交互问题:通过肢体感应设备所提供的SDK包或者其他技术手段 (API的使用) 开发出与Unity3D交互的动态链接库;在此项目中肢体感应设备捕获的数据与漫游操作所需要的数据进行了有效的转换, 我们将肢体感应设备捕获的3维场景信息通过图形图像处理运算分析转换成漫游中角色实际操作的数据。
第三, 搭建共性的虚拟数字校园虚拟漫游 (东区) 平台, 开放式集成基于肢体感应式的三维漫游。使得漫游开发人员只需要开发通过鼠标键盘控制的三维漫游, 通过我们平台所提供的中间件来达到肢体感应 (通过挥舞手臂来控制漫游角色行为) 的效果。
通过六个系统的构建来完成三维虚拟数字校园虚拟漫游 (东区) 的实现问题。这六个系统分别是三维数字校园虚拟漫游 (东区) 的渲染系统, 光照系统, 地形系统, 物理系统, 声音系统以及素材导入系统。
渲染系统是指在我们数字校园虚拟漫游 (东区) 的漫游中, 我们所加入的灯光或者阳光将作用与所有的物件, 并且对我们项目中使用灯光的数量以及阳光的强度不做任何限制, 我们将绝对真实地模拟现实数字校园虚拟漫游 (东区) 的场景, 并且在虚拟的数字校园虚拟漫游 (东区) 中所添加的所有灯光将对其所渲染的物件产生阴影效果。
光照系统是指我们将我们的漫游做的更加漂亮, 在我们的项目中, 我们将使用点光源, 聚光灯以及方向光来美化我们的漫游。在地形系统中我们为漫游创建十分逼真的地面, 草地, 树林。物理系统, 一款完整的漫游要想做的与现实生活一样逼真的话, 就必须要有物理系统。通过我们所创建的物理系统, 玩家在虚拟数字校园虚拟漫游 (东区) 中会感觉和现实更加逼真。声音系统, 一款再好的漫游, 如果没有声音, 就相当于一个无声的世界, 很多效果就会变得极不真实, 我们这款漫游中使用了3维声音, 是指当漫游角色的左边物件发出声音的时候, 我们的音箱的左声道将比右声道的声音更大, 使得玩家很容易能够判断是漫游角色的什么位置上的物件发出的声音。素材导入系统, 此项目中的素材包括了3维模型, 2维图片, 声音和视频, 通过素材导入系统将这些素材导入到漫游系统中。
2 该项目的关键技术
首先, 我们要充分了解我们所选用肢体感应设备的原理, 并且在windows平台下使用visual studio 2008进行C++编程来得到肢体感应设备所记录的相应信息, 从而得到能够被Unity3D使用的动态链接库*.dll。
其次, 我们将使用C#语言作为我们的脚本语言来使用生成的动态链接库中的函数, 从而达到对其漫游角色控制的效果。
第三, 搭建共性的虚拟数字校园虚拟漫游 (东区) 平台, 开放式集成基于肢体感应式的三维漫游。在此项目中我们为使用unity3d技术开发漫游的漫游开发人员, 搭建一个全新的可以使用肢体感应设备来控制角色的漫游平台。
3 项目的创新点
本项目最本质的特色是采用了全新的漫游控制技术, 通过漫游捕捉设备进行对玩家肢体行为分析达到控制漫游, 开发出“融入漫游世界”的虚拟视频漫游。
(1) 肢体感应式操控:传统的电子漫游是通过手柄、键盘输入和机械设备等控制设备来对漫游进行控制, 本项目采用的是全新的漫游操作方式来进行漫游。通过对玩家的肢体动作进行不做进而运算分析得到玩家所要进行的漫游行为, 匹配玩家的漫游行为和实际的漫游操作, 这样漫游就可以通过不做玩家的状态来进行漫游操作的控制。
(2) 三维数字校园虚拟漫游 (东区) 平台的设计与开发:搭建共性虚拟有了场平台, 开放式集成基于肢体感应式的三维漫游。使漫游开发人员专注于开发通过鼠标键盘控制的三维漫游, 通过我们平台所提供的中间件来达到肢体感应 (通过挥舞手臂来控制漫游角色行为) 控制的效果。
摘要：该文详细介绍了一款具有全新操控系统的漫游系统--基于体感设备的三维数字校园虚拟漫游 (东区) 。该系统采用Unity3D游戏引擎将3D模型、游戏场景、角色动画、脚本资源、音效和视频多媒体素材融合到一起最终打造仿真的虚拟世界。在这个虚拟的世界里我们抛弃了传统的游戏操控方式, 采用了全新的操作方式:通过游戏控制设备捕获玩家的肢体动作再通过进一步的运算分析达到对游戏的控制。整个漫游界面的操控和游戏角色的控制都将采用肢体感应式的操控, 新的游戏控制模式带给用户新的操作控制体验。让用户具有身临其境的感觉, 体验到虚拟现实在三维建筑漫游应用中的乐趣, 并最终实现漫游软件的产品化和商业化。
关键词：肢体感应式操控,互动感应,虚拟漫游
参考文献
[1]刘剑锋.虚拟环境下几种三维交互技术的研究[D].浙江大学, 2010.
三维数字化校园论文 篇10
水墨动画风格对短片前期策划的影响
水墨动画与其它动画形式一样，也具有很强的故事表现力。但是这种艺术形式的动画对故事的题材具有一定局限性，比较适合表现中国的神话、民间故事等传统故事题材，不便于展现西方国家的故事情节。
例如高路的三维动画短片《将进酒》在进行前期策划时就确定了短片的制作目标，即基于当今先进的CG制作技术，创作一部能体现中国传统文化的三维动画。如今，在中国风格这一点上，最能体现中国特色的莫过于水墨、皮影、剪纸、戏剧等传统艺术，经过反复论证，高路创作团队决定选择水墨这种具有强烈中国民族特色的表现形式。由于水墨风格的动画对故事题材比较挑剔，所以在确定故事题材的时候创作团队也是进行了一番论证。有的人建议故事应该是温馨、抒情的，以水墨风格来体现对传统文化的继承；有的人建议将故事题材定为古诗词，将古诗词改编成一个小故事，这样既有意境，又能突出特色；还有的人建议做水墨风格的MV，配上周杰伦的《青花瓷》，具有中国风的乐曲、、、经过反复论证，团队最终决定将故事题材定为一首山水、人物、情感交融的古诗歌。《将进酒》的故事题材就是这样确定的。
水墨风格对动画前期策划的影响是非常大的，它涉及到故事前期概念设定、涉及到角色的造型、动作设计以及动画技术的运用等等方面。当然，数字化的今天，我们也不能一味地局限于传统，我们应在继承传统的基础上有所创新，创造出新的艺术表现形式。
分镜中水墨动画的艺术性体现
分镜绘制犹如前期设定的“合成”，可以将前期的各种设定和剧情的整合调整到分镜纸上，并清楚的标明所要达到的各种效果，因此又被称为“静止的影片”。分镜头画面是以画面的形式来展现分镜头剧本，画面内容要求能展现出故事情境，表现出角色，提示镜头的运动调度，体现出空间关系等，分镜头画面是为了进行变化和研究镜头画面的整体性而进行绘制的。
例如《将进酒》分镜中第五个镜头中以水墨溅开的形式，追拍水流撞击着山石，镜头中也配合了“奔流到海不复回”的诗句，体现了李白当时的心境。第八个镜头中，镜头下摇并往前推，将李白在宣纸上奋笔疾书给予一个特写镜头，再转为纸张的特写，从毛笔上滴下一滴墨汁，将整个纸张晕染，起到了很好转承作用，为下个镜头做了铺垫，镜头中也体现了很强的水墨艺术性。
分镜的好坏决定着片子的成败，在绘制分镜的时候就要考虑到制作过程中所遇到的问题，并将问题解决掉，不能使短片出现返工或修改等资源浪费的情况。一个优秀的分镜故事板，可使每个环节的人员对剧情和画面一目了然。因此，一部水墨风格的动画片，自然在分镜中也应充分体现出其自身的艺术性。
三维水墨动画中数字化技术应用
一部动画片并不是由一个动画制作软件来完成的，即使是一部只有几十秒的短片也是由不同的制作软件相互配合来完成的。动画片中主要应用的数字化制作软件有Premiere、Maya、Photoshop、ZBrush、After Effects。下面，我分别介绍一下该短片中所用到的相关软件。
首先，在短片制作前期需要进行配音、配乐以及音效剪辑，这个阶段就要使用Premiere来进行制作。Premiere是由美国Adobe Sysems Incorporated公司基于Macintosh（苹果）和Windows（窗口）平台开发的一款非常优秀的非线性编辑软件，具有非常强大的色彩修正功能和音频控制功能，并且还具有很好的生产能力、控制能力，灵活性也很强，非常有利于进行动画制作。此款软件具有很强的兼容性，可以与Abode公司推出的其它软件相互兼容，此软件在广告制作和电视节目中也是应用非常广泛的。
短片中在对模型进行材质制作的时候，使用的软件是Photoshop和ZBrush。Photoshop是我们接触比较多的一款图形图像处理软件，是全球最优秀的图形图像处理软件之一，是美国Adobe公司最主要的软件产品，该软件主要用于平面设计和广告设计中。ZBrush是一款数字雕刻和绘画软件，由Pixologic公司出品，具有强大的功能，工作流程也非常直观，可以雕刻高达10亿多边形的模型。关于短片中Photoshop和ZBrush软件技术的应用将在材质制作中进行具体分析研究。
到了短片制作后期，要将短片进行合成、剪辑并加入相关特效，用到的软件就是After Effects，该软件是属于图形视频处理软件，目前在视频特效制作方面发挥了很大作用，此款软件也是由Adobe公司制作的，在其它方面如影像合成、非线性编辑等方面也具有很强大的功能。
数字技术的迅速发展使水墨动画具有了新的发展空间，也使当代的水墨动画越来越走向国际。但是技术始终是为艺术服务的，我们必须明确这一点，不能单纯的追求技术的表现，忽视作品的艺术性，只有将两者很好的结合在一起，才能创造出优秀的水墨作品。
（作者单位：黄冈科技职业学院）
三维数字化指挥系统 篇11
2月11日,沈阳军区某师冬训场上攻防演练正酣,伴随演练推进,各指挥所大屏幕上,一幅幅比例不同、版式各异的三维立体图像及时刷新,为在茫茫雪野中展开演练的部队实时指明方向。师长刘凤奇告诉记者,师里最新研制的这种数字化测勤信息系统,让“战场”变得可视透明。据悉,该系统由地图测绘、环境仿真和卫星定位等多个移动方舱组成,是对部队原指挥系统、通信地域网等系统进行技术改造而成的,不仅能立体显示三维地理信息,而且能实时追踪显示部队人员及主战装备的动态位置。
数字化测勤信息系统为“战场”装上“千里眼”。记者在指挥中心看到,大屏幕上电子作战态势瞬间转换为三维立体影像,分频显示所属部队摩托化行军、战术演练的实时图像。本是茫茫雪野,可随着画面切换,白雪消失,地形地物地貌一目了然。刘师长说:“大雪虽然给战场侦察、目标指示增加了难度,但我们对照以往的三维地理信息数据,让积雪覆盖下的地形地貌现出原形。不仅使部队每一步行动都能准确无误,指挥所对部队还能实现动态、高效的精确指挥。”