真实感古遗址三维重建及虚拟展示技术研究与应用

论文摘要

针对文化遗产保护和数字考古研究需求,本文给出了国内外数字考古技术研究及其应用现状,分析了目前数字考古中常用的文物数据获取、三维重建、展示技术的发展趋势,对考古发掘现场的三维重建、文化遗址重建、出土文物修复及其虚拟展示技术展开研究。本文将三维激光扫描、G1S和虚拟现实等技术应用到小雁塔、西汉古墓等古遗址的重建和展示中。本文的主要研究工作如下：1)利用三维激光扫描技术获取古遗址(如小雁塔和西汉张安世古墓群)的三维点云数据。依据图像处理手段开展针对点云数据的去噪、简化及网格化三种预处理技术研究。2)真实感古文化遗址的三维重建。主要研究了古遗址三维模型的两种后期处理技术,即古遗址三维模型的三角网格修补技术和网格简化技术。依据点云数据进行了古遗址的三维重建。提出了一种新的多分辨率模型融合技术,并对古遗址模型群进行了组合,建成一个大的古遗址场景。最后对古遗址三维模型的真实感处理进行了研究。3)古遗址的GIS功能实现。采用了两种工作模式：矢量地图和卫星地图(以西安地图为例),在每一种模式下都实现了GIS常有的信息查询、定位、鹰眼图等多种功能。4)设计并实现了以小雁塔和西汉张安世古墓群为例基于GIS的三维古遗址虚拟漫游系统。把GIS技术应用到数字考古和文化遗址的保护中本研究得到陕西省自然科学基础研究计划项目“遗址GIS应用系统的研究与开发”(编号：2009JM8008)的支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 文章的组织结构
• 第二章 数字考古与虚拟现实
• 2.1 数字考古技术
• 2.1.1 数字考古发展概况
• 2.1.2 数字考古应用研究
• 2.2 虚拟现实可视化技术
• 2.3 GIS技术简介
• 2.4 本章小结
• 第三章 古遗址数据获取与预处理
• 3.1 古遗址三维数据的获取
• 3.1.1 三维数据获取技术
• 3.1.2 三维扫描的关键技术与应用
• 3.1.3 利用三维激光扫描仪获取古遗址三维数据
• 3.2 古遗址点云数据的预处理
• 3.2.1 点云数据的去噪
• 3.2.2 点云数据的简化
• 3.2.3 点云数据的网格化
• 3.4 本章小结
• 第四章 真实感古遗址三维重建
• 4.1 古遗址三维模型的后期处理技术
• 4.1.1 古遗址模型三角网格孔洞的修补
• 4.1.2 古遗址模型三角网格的简化
• 4.2 古遗址多分辨率模型的融合
• 4.2.1 多分辨率模型融合技术
• 4.2.2 古遗址附属建筑群的整合
• 4.3 古遗址三维模型真实感处理
• 4.3.1 古遗址纹理数据的获取
• 4.3.2 古遗址的纹理映射
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于GIS的CVDS3D系统的设计与实现
• 5.1 系统功能设计
• 5.2 系统开发环境
• 5.3 系统功能的实现
• 5.3.1 矢量地图和卫星地图的制作
• 5.3.2 GIS功能的设计与实现
• 5.3.3 虚拟漫游功能的实现
• 5.3.4 GIS与虚拟漫游的合成
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 参与的科研项目
• 致谢