面向手势交互的古建场景快速搭建方法

随着行业快速发展,虚拟现实应用对人机交互方式的要求越来越高,基于非接触手势控制的交互方式日益普及.针对虚拟环境下三维场景构建问题,提出一种面向Leap Motion体感交互设备的古建筑三维场景快速搭建方法.通过Leap Motion获取手部运动数据,实现物理空间与三维空间的实时映射,以及三维模型交互控制与编辑;提出一种基于概率图模型的古建筑构件推荐方法,通过构造贝叶斯网络,实现古建筑各构件之间的概率关系推理;推荐结果实时反馈用户,用户可通过手势选择相应部件,并在三维空间优化模型位置,最终实现古建筑场景的快速搭建.实验证明,相比二维交互方式,本文方法有效利用三维空间信息,并实现模型推荐,因此更加直观、便捷、高效.

基于虚拟现实技术的山西大学堂建筑复原

山西大学堂是山西大学的前身,成立于1902年,与京师大学堂(北京大学)、北洋大学堂(天津大学)同为我国近代最早成立的三所公立大学。然而几经变迁,山西大学堂旧址已经不复存在,这不仅是山西大学,而且也是我国近代高等教育历史的一种遗憾。以已经消失的山西大学堂建筑群为研究对象,基于虚拟现实领域相关技术,对山西大学堂三维复原和漫游的实现过程及关键技术开展研究。在此基础上,三维重现了山西大学堂中西式校门、工科大楼、大礼堂、图书馆、学生宿舍等主要建筑,同时实现了山西大学堂校园的虚拟漫游、立体展示等功能。

FR-ICP算法在倾斜摄影测量点云配准中的应用

倾斜摄影测量技术在大场景三维重建应用中,需要通过多片点云数据的刚性配准来实现数据融合。传统迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法在实际应用中存在收敛速度慢、易受异常值影响、精度低等具体问题。文章将一种快速且鲁棒的ICP算法(FR-ICP)引入航空倾斜摄影测量应用领域,通过引入Welsch函数描述配准误差,提高缺失点云数据的配准精度;通过李代数形式表示变换矩阵,将优化求解过程转换为固定点迭代加速,大大提高了算法的收敛速度。在小雁塔真实测绘三维点云数据集上验证了算法有效性,实验结果表明FR-ICP算法可解决航空倾斜摄影在古建筑数字化保护应用中多源、大尺度海量点云数据融合处理问题,提高基于倾斜摄影测量重建三维点云的数据精度。

基于三维模型的考古线图提取方法

考古线图可直观展现文物外形特征,是文物必不可少的存档资料,传统方法由人工测绘得到,耗时长、精度差,且易对文物造成二次伤害.本文提出一种基于文物三维模型自动化生成其考古线图的方法,并将其运用于兵马俑碎片的线图生成工作.扫描得到兵马俑碎片模型并对其进行去噪、补洞、简化等预处理,根据法向离散度信息判定模型的特征点,再检测模型的轮廓线与特征线,以此完成文物线图的绘制.该方法对原始模型要求较低,且视角灵活、可用性强,大幅缩减了考古绘图时间.

犯罪现场三维建模技术研究进展

为了长期保留犯罪现场信息并对其进行测量、观察和模拟,犯罪现场三维场景建模技术已经成为法庭科学研究和应用的热点。与传统以文字和图像为主要形式的记录手段相比较,犯罪现场三维建模技术能够全面、客观、准确地记录犯罪现场的三维信息,并以可视化的方式从不同视角观察和分析犯罪过程。本文综述了犯罪现场三维建模技术,介绍了基于软件的交互建模、基于图像的建模和三维扫描建模三种技术,分析比较了三种技术的优势与不足,给出了三种技术的应用示例,最后对犯罪现场三维建模技术的发展提出了建议。

基于NeRF的文物建筑数字化重建

文物古迹建筑在历史的发展中不断丢失其本身的特征,在时间的推移中不断改变或消失。因此,如何精确的测量保存当前文物的历史风貌是一个亟需解决的问题。数字化建模可以最大程度地保存文物在当前时期的外观特征,因此将数字化建模应用到文物重建中具有重要意义。文物重建任务中用到的大多依旧是传统的基于视觉的重建方法,这种方法一般需要多个视点图像,并且负担极高的时间成本,对于大量文物古迹的重建与更新是不够高效的。针对这一问题,文章通过无人机拍摄遥感影像完成数据采集,引入神经辐射场(Neural Radiance Fields,NeRF)方法进行文物古迹的数字化重建,构建体素,完成目标渲染。该方法可以在10min左右实现较好的重建效果,并且避免传统网格重建结果中孔洞的出现,给文物古迹建筑的重建提供了新的思路。

基于Leap Motion的三维模型草图检索

对三维模型检索的需求在搜索领域日益增长,而基于草图的三维模型检索也已然成为最为有效且易用的检索方式。为了更好地提升草图检索的体验,着眼于人机交互的方式并对其加以改进是必由之路。其中,Leap Motion系统可高精度实时检测并跟踪手指的位置和手势信息等,为大屏幕、远距离交互提供了有效途径。文中提出了一种基于Leap Motion的三维模型草图检索系统用于三维模型检索。通过Leap Motion获得的数据将手的运动模拟信息实时地反映到浏览器上,实现草图的绘制和模型的检索。在草图检索部分,提出了一种改进的流形排序方法用于对模型间的相似度进行排序,结合模型语义分类信息的排序约束方法,提高了同类模型的排名分数。实验显示,该方法使得草图检索更加贴近和方便用户,进一步提高了草图检索的易用性以及三维模型检索的准确性。

三维扫描技术在古建油饰地仗修缮中的应用

地仗是中国古建油饰工艺的精华所在,传统方法很难对该工艺流程进行真实量化记录。利用三维扫描技术进行空间数据几何处理、纹理映射和三维重构,可以得到准确率极高的文物三维数据。这些数据不仅为传统工艺传承保护提供客观依据,同时为修缮工艺的虚拟和实体复原提供数据支持。相比于传统文字、二维影像等记录手段,三维技术可以在古建筑修缮工艺实施过程中,更准确地获得古建筑的高精度几何信息、拓扑信息和纹理信息,能够更全面、永久地保存和传播古建筑文化遗产,使传统工艺真正实现可感、可控的永久性保存。

基于增强现实的耀州瓷器展示设计

耀州瓷是中国北方青瓷的代表,具有很高的历史文化和艺术研究价值。目前耀州瓷器的展示方式以线下实物展示和在线图文展示为主,展示方式过于传统单一,很难满足数字时代互联网用户对耀州瓷文物和文化内涵深入了解的现实需求。结合增强现实技术开发移动产品,可以丰富耀州瓷器的展示方式,大大提高展示的趣味性和传播度,达到让文物“活起来”的传播效果。

视觉表现软件基础课程中的思政元素挖掘与融合

加强大学生思想政治教育,是当前我国高等教育工作任务的重要组成部分。视觉表现软件类课程是艺术设计专业本科教育环节的重要基础,是培养学生掌握信息时代设计工具的入门课程。在此类基础课程中融合思政元素,对于培养学生正确的人生观、价值观,提高学生的专业自信、民族自信和文化自信具有重要作用。文章从多维角度挖掘课程中的思政元素,利用学习产出教育的课程设计理念对思政元素进行渗透融合,实现专业教学与全方位育人的同步推进。