基于多軟件處理的三維數據精細化建模研究

石 磊 謝峰震 張獻偉 胡藝博

(新疆工程學院，新疆 烏魯木齊830023)

三維掃描技術在建筑建模,精細化處理,地形測繪,逆向工程中廣泛的應用，三維掃描儀可直接獲取物件的三維數據，并且三維數據具有高精度的特點，因此在逆向工程即使沒有設計圖紙或者設計圖紙不完整的情況下，我們將采集到的三維數據利用軟件和各種技術手段，還原物件原本的模型，并且經過三維掃描儀獲得的高精度數據，還可以進行工業造型的完善，采用三維掃描技術，同時配合強大的后期處理軟件，如SCENE、cloud compare 等點云處理軟件，操作得當可大大收縮設計周期，降低應用成本。

利用三維掃描進行建模和模型處理中,從掃描儀得到的數據到軟件的處理、加工到建立模型過程中,數據處理的銜接、精細化處理、貼圖和細縫拼接,以及在此過程中利用那種軟件比較合適是比較難以解決的。本文就從數據的獲取到加工處理得到最終的成果進行論述,從而得到較合適的流程。

1 軟件設備準備

1.1 儀器設備選擇

采用FARO(Focus3D)作為外業數據采集設備,選取采用的主要參考精度指標如表1。

表1 選用設備主要參考的精度指標

1.2 選用軟件

根據數據處理流程和數據處理環節要求, 選取的以下幾種軟件,并考慮功能應用方面不同,具體如表2。

表2 采用軟件主要應用

2 數據采集

2.1 場地選擇

選取控制已經做好的一棟建筑物,建筑物3 層,層高3.5m,四周遮擋較少,在數據處理時便于數據的剔除和篩選;選取的建筑物4 站可測完。

2.2 數據采集

采集流程為: 踏勘現場→編制掃描實施方案→掃描準備及檢查(設備、電源、拼接標)→選擇掃描區域→開始擺放靶球和靶紙→架設腳架安置掃描儀→設置掃描參數→開始測量→外業數據檢查→數據導出備份。其中進行掃描的實施方案應該包括聯測的計劃、選定掃描站點的位置和掃描時的設定及定位的方式和方法、每個掃描站上應該掃描上的目標。并且實施方案中還要包括掃描工作的流程、供給的方案、人員的配備等。

2.3 數據處理

數據處理所用軟件的先后順序為:SCENE→CloudCompare→AutodeskRecap→3DMax→Photoshop→3DMax。

3 數據成果

3.1 采集拼接成果

利用SCENE 軟件進行數據的拼接和建模,成果如圖1。由于數據較多,需要進行數據的剔除和刪除無關相關連屬性數據,進行外部選擇刪除后，結果如圖2。根據需要選擇導出掃描點，格式為xyz 格式。

圖2 剔除冗余

利用CloudCompare 進行數據的二次處理(包含抽稀,邊界選擇等),選取可利用信息,把成圖結果轉換格式后導入到3DMax中。

3.2 精細化處理

在3DMax 中結合點云數據建立模型,繪制與相匹配的相關邊界屬性信息,這樣制作出初步的匹配點云數據的模型,但是模型紋理表面信息都是不完整。

最后在Photoshop 中對掃描儀得到的匹配像片進行處理,選取比較完整和清晰的部分進行真實性貼圖(如圖3 和圖4) 。最后經過全部處理得到結果(如圖5)。

圖3 選取區域

圖4 匹配貼圖

圖5 成果

4 結論

通過數據的采集、處理、加工、建模、精細化處理等有效的處理流程,建立模型結果較接近于真實,這一系列處理過程也便于推廣和使用。但是其中整體拼接、數據抽稀、數據轉換過程易出現錯誤，圖片處理中的精細選擇、圖層的無縫拼接和圖片的精細化的處理過程中，如何處理貼圖混亂、精細化數據精度的選擇等情況是需要注意。