论文部分内容阅读
在考古遗址三维数字化保护中,往往会使用旋翼无人机建立高分辨率的遗址探方模型;使用固定翼无人机建立其周边1平方公里的低分辨率地形模型。高分辨率三维模型分辨率高、纹理细腻,可以满足用户对三维模型尺寸量测、体积计算、高清展示的需求;低分辨率模型制作成本低,覆盖面广,可以经济高效的生产较大面积的三维模型。为了满足用户在同一个三维模型中,既可以对遗址探方模型进行高精度尺寸量测,又可以了解到其周边地形地貌信息的要求,并兼顾到模型制作成本。本文提出了一种多分辨率彩色三维模型的融合方法。主要思路是:首先对待融合的三维模型进行预处理,从低分辨率地形模型中挖去含有遗址探方模型的部分,然后嵌入旋翼无人机建立的高分辨率的遗址探方模型;接着在两个模型之间的间隙中建立融合缓冲区并插值顶点,最后在融合缓冲区内构建带有约束边界的Delaunay三角网作为“桥梁”,连接两个三维模型,并对重构的三角网部分重新映射纹理,来实现两个三维模型间的互相融合。本文方法有效解决了人工简单融合三维模型费时费力,导致模型空间位置混乱、纹理过渡生硬等问题,提高了多分辨率彩色三维模型融合的效率,确保了融合后三维模型的质量。其中涉及到的主要过程如下:1.使用不同种类的无人机建立了不同分辨率的三维模型,并对两个模型进行了叠加裁剪,建立了模型融合缓冲区,在融合缓冲区内通过划分规则格网的方式插值了顶点。2.在三维模型融合缓冲区内构建带有约束边界的Delaunay三角网。以缓冲区的内外边界作为约束条件,采取基于改进凸闭包收缩法的“双螺旋”Delaunay三角网生长法,约束了重构网格的方向,保证了新构建的Delaunay三角网只在缓冲区内部生成,不会改变缓冲区边界外的三维模型网格结构。3.采取基于调和映射法的纹理映射方法,完成了三维模型顶点到二维纹理像素点的坐标转化,为无纹理的网格模型重新映射纹理。4.以北京延庆区某遗址群为例,利用本文算法进行了多分辨率彩色三维模型数据融合实验。并和使用现有商业软件手工融合三维模型的结果进行了对比实验。实验结果表明,本文提出的方法实现了多分辨率彩色三维模型的融合,且融合达到边界平滑且纹理拼接自然的效果,并保留了原始模型的大部分纹理和网格数据,体现了对原始模型的最小干预,大大提高了模型融合效率。