史前聚落遗址的三维建模与可视化技术研究

论文摘要

考古遗址勘探、挖掘过程中所产生的各类遗迹、遗物信息随着时间的推移正面临逐渐消亡的困境,在考古遗址应用三维数字建模技术,不仅可以满足考古发掘、保护、研究和展示等各层次的需要,同时减少了人为因素对遗址的介入和影响。本文以姜寨一期聚落遗址为研究原型,给出了国内外三维数字考古技术的研究及应用现状,分析了常用的三维建模与可视化技术,并以聚落遗址及其载体作为主要展示对象,采用数字虚拟方式,建立遗址生活场景三维数据模型,主要研究内容包括：（1）聚落遗址地型数据的提取。对表示姜寨遗址地形海拔数据的图片进行灰度转换,通过图像处理方法将位图灰度值按照坐标位置转换为规则格网DEM格式数据；对姜寨遗址中有建筑物和河流的地方通过图像信息中的坐标位置进行相应的标记和高度处理。（2）聚落遗址地形的三维建模。在分析现有地形生成算法的基础上,通过读取DEM数据,分别采用规则格网和三角网进行三维地形的建模,在Visual C++ 6.0的开发环境下实现了这两种算法。（3）基于OpenGL进行聚落遗址模型群的构建。根据前面构建的建筑物群坐标,结合姜寨考古史料,采用不同几何模型的构建算法建立不同的建筑物三维模型,并按照坐标位置和三维地形进行组合；对于空白地区的植被采用随机方法载入树木模型；采用球面形式构建天空模型,并可以进行天气的转换。（4）聚落遗址的信息查询功能实现。在遗址的三维场景中利用拾取机制实现了房屋的信息查询功能,设计并实现了姜寨遗址的三维虚拟漫游系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 聚落遗址地形模型数据的获取
• 2.1 数字高程模型
• 2.1.1 数字高程模型概述
• 2.1.2 三维地形数据结构
• 2.2 地形数据的获取
• 2.2.1 BMP位图文件结构
• 2.2.2 数据提取算法原理
• 2.3 本章小结
• 第三章 OpenGL三维图形显示原理
• 3.1 OpenGL特点
• 3.2 OpenGL绘图方式
• 3.3 OpenGL功能
• 3.3.1 建模
• 3.3.2 各种变换
• 3.3.3 颜色模式设置
• 3.3.4 纹理映射
• 3.3.5 双缓存动画
• 3.3.6 特殊效果
• 3.4 OpenGL工作流程
• 3.5 OpenGL绘图流程
• 3.6 本章小结
• 第四章 聚落遗址场景模型的构建
• 4.1 地形模型的构建
• 4.1.1 矩形格网模型
• 4.1.2 三角网模型
• 4.2 天空模型的构建
• 4.3 房屋模型的构建
• 4.3.1 大型房模型构建算法
• 4.3.2 中型房子模型构建算法
• 4.3.3 小型房子模型构建算法
• 4.3.4 特小型房子模型构建算法
• 4.4 树木模型的构建
• 4.5 本章小结
• 第五章 姜寨聚落遗址三维可视化系统的设计与实现
• 5.1 系统设计
• 5.1.1 系统设计目标
• 5.1.2 系统功能设计
• 5.1.3 地物属性数据结构设计
• 5.2 系统实现
• 5.2.1 地物模型载入
• 5.2.2 三维场景漫游实现
• 5.2.3 信息查询实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢