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    快速建模常用方法

    更新時間:2022-08-18 03:08:52

      數字孿生技術中本質是利用虛擬孿生體建模還原物理世界場景。傳統建模技術速度慢、還原度低,而物理世界數據驅動的實時可視化開發門檻高、效率低和開發難度大。利用快速三維建模技術,可以輕松助力虛擬孿生場景的建模和物理世界數據實時驅動的可視化顯示難題。
     
      快速三維建模技術分為兩種,一種是基于傾斜攝影的三維建模,適用于大區域環境模型的構建,另外一種是基于三維激光點云數據輔助的逆向建模,適用于單體建筑、設備的逆向建模。
     
      一、基于傾斜攝影的三維建模
      數字孿生技術中虛擬孿生體建模還原物理世界場景時面臨的速度慢、還原度低和物理世界數據驅動的實時可視化開發門檻高、效率低和開發難度大的問題,結合利用傾斜攝影和點云的三維建模與Unity實時3D渲染技術,提出利用Unity3D平臺建立虛擬數字孿生系統并在Unity3D中完成實時數據驅動與展示的方案,實現了虛擬孿生場景的快速建模和物理世界數據實時驅動的可視化顯示?;趦A斜攝影的三維重建方法其建模的核心步驟可以概括為四大步:影像采集、多視影像平差、多視影像密集匹配、紋理映射。
      數字孿生影像數據采集工作主要分為測區觀察、測區航線規劃、飛行計劃的制定與實時、數據的導出與合成。
      數字孿生多視影像平差是利用光束法,攝影測量構建模型的基本原理是共線方程(像方點、攝影中心、物方點在一條直線上)。
      數字孿生多視影像密集匹配是將經典的最小二乘匹配算法推廣應用到多視影像上形成帶有共線條件。這種方法是基于核線的幾何關系約束,在核線影像上進行一維空間搜索,結合灰度觀測方程從而計算出物方和像素坐標。
      數字孿生模型紋理信息是影響后期展示效果的關鍵指標之一。傳統的做法是利用相機拍攝的照片進行勻光、正視化處理,然后采用貼圖的方式將處理過的紋理照片貼在三維模型的表面。
     
      二、三維激光點云數據輔助建模
      三維激光掃描系統的工作原理是利用發射器向目標物體發射激光脈沖信號,脈沖信號照射到物體表面發生反射,數字孿生通過儀器上的激光接收器進行接收,最終根據脈沖信號從發射到接收的時間和脈沖信號的傳播速度求解出目標物體表面到掃描儀的距離。根據掃描儀所測得的掃描儀到物體表面的距離在配合掃描儀中記錄的水平方向和垂直方向上的角度信息,便可以準確的記錄物體表面的三維數據。最后將這些數據進行計算處理便可以進行高精度點云數據,最終利用處理后的點云數據進行逆向三維模型的重建。
      三維激光掃描因其獨特的采集方式相比于傳統的數據采集能夠顯著的減輕外業人員的工作強度,降低工作的危險系數,提高工作效率。并且所采集的數據更加精細化,信息更加全面豐富,保留了完整的地物信息的幾何拓撲特征。三維激光掃描儀得到的點云數據包含目標物體表面點的三維坐標(X,Y,Z)、激光反射強度(Intensitl)和顏色信息(RGB)。為目標物體的三維模型重建提供了精確可靠的數據基礎。利用點云輔助三維重建方法可以概括為四大步驟:三維掃描儀點云數據采集、多站點點云數據的配準、點云數據降噪與輕量化、點云數據輔助建模。
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