面向三维激光扫描的无变形纹理映射技术研究

三维激光扫描及相关数据建模技术近十几年来发展迅速,并已在很多领域体现出广泛的应用前景。然而现阶段三维重建软件算法的研究多数集中在如何根据大规模无组织的点云数据进行3D模型重建,此类研究偏重于实体模型的快速、精确重建,较少考虑纹理特征,无法满足文物保护、现场勘察、影视制作等领域对模型表面纹理高度真实感的要求。本文对该问题进行了研究,主要工作包括以下几方面: (1)从实验室现有设备及其建模流程出发,探讨了在现有条件下,要生成真实感强、带有无变形纹理的模型仍然面临的问题。进而提出相应的解决方案,通过对2D纹理与3D点云的配准和模型重构两个子问题的研究,实现无变形的纹理映射。 (2)概述了2D纹理与3D点云配准的基本概念,并总结和分析了目前存在的多种配准方法。在此基础上提出了基于灭点的2D纹理与3D点云的配准算法。该算法利用灭点的几何属性来计算纹理图像拍摄时相机相对于点云的位置与姿态,为提高数据获取的灵活性提供了技术保证。 (3)3D点云经三角网表面建模后获得的模型往往要经过简化,以便于存储和传输,因而存在一个三角面片跨越两张纹理的情况,无法直接进行纹理映射。针对该问题本文提出一种基于纹理边界的模型重构算法,为简化模型的无变形纹理映射提供了可能。 上述算法均在VC++平台下结合OpenGL进行了实现,并以本实验室的三维激光扫描设备采集实验数据,对算法进行了实验,验证了上述算法的有效性。