虚拟现实技术红色古建筑模型

发布时间：2022-10-05 10:03 热度：

　　本文主要采用Maya和Unity 3D为主要平台，结合软件工程的相关理念，将虚拟现实技术应用于红色古建筑建模。最后得出一套以三湾改编旧址为例的红色古建筑三维模型重建和VR漫游系统生成的完整方案体系，并结合古建筑数字化保护的实际需求，为红色古建筑保护与开发工作打下一定的基础。

　　关键词：三维激光扫描技术;三维建模;红色古建筑;虚拟现

　　实本文以三湾改编旧址为例，借助三维激光扫描仪对红色古建筑进行扫描，得到古建筑完整的点云数据，采用TrimbleRealworks点云数据处理软件，以Maya和Unity3D为主要系统构建平台，完成虚拟漫游系统。

　　一、古建筑点云数据处理

　　(一)点云数据去噪

　　使用TrimbleRealworks软件，采用手动交互式方法，进一步剔除噪点数据，并提高点云数据的质量。

　　(二)点云数据配准

　　点云数据配准主要包括两种方法：带标靶和不带标靶控制的点云配准方法。带标靶控制的配准方法是通过标靶获取相邻点云之间的公共点，并以此作为控制信息进行配准转换参数的求解;不带标靶控制的配准方法是通过在相邻点云之间选择特征明显的同名点，采用“先粗后精”的配准方法。

　　(三)点云数据精简融合

　　采集点云数据时，会设置多个不同的测站点，相邻测站点之间的点云数据会有重叠部分，所以需要删除的这些多余的点云数据以节省空间。除此之外，由于测量得到的点云数据非常庞大，所以精简点云数据是必要的工作，精简过程中必须要注意不能破坏建筑物的结构。

　　二、古建筑三维模型重建

　　(一)三维模型重建

　　采用三维激光扫描技术重建时，将其导入Maya中对应的三视图中，使用多边形建模，勾画出其三视图的形状。在经过点、线、面的调整，把分离的部分整合在一起就可以得到建筑物本体的模型。1.规则物体的模型重建这部分物体大多数是由长方体构成，结构简单。只需要创造一个个的长方体，然后根据图片所展现的具体情况对长方体做处理。2.不规则物体的模型重建在对不规则物体建模时，一定需要物体的三视图，其中正视图最为重要，然后导入Maya的四视图中，接着在四视图中就可以依据导入的图片调整模型的点线面。

　　(二)纹理贴图

　　1.UV制作制作过程中有很重要的一点就是模型的面不宜有过多的“拉扯”。制作UV时最好保持正方形不变，但不是所有地方都能做到，这些部分只能尽量向正方形靠拢，这样可以保证在赋予贴图时图片不会有变形的情况出现。2.贴图制作从Maya导出的UV图中UV的边不是完整的实线，有些模糊不清，需要赋予UV的边一个能区别于背景色的颜色，方便贴图时能找到边界，使之完全吻合。如图1所示。然后根据UV的形状对比导入的图片，将对应的部分裁剪出来，并对裁剪的。

　　三、古建筑VR漫游系统生成

　　(一)场景切换

　　在Unity3D引擎中正常情况卜，由多个场景，随着需要切换场景，分场景还可降低复杂度。保存每个场景后，还需要将场景注册才能打包出来。

　　(二)角色控制

　　角色控制属于系统的逻辑部分，角色控制包括许多方式，这里角色以一个空对象代替，在Update函数里控制Transform。通过检测键盘按键获得位移量值，通过检测鼠标移动量操纵视角的转换。

　　(三)光线渲染

　　使用MichalSkalsky编译的VolumetricLights插件，并将其导入Unity3D，将VolumetricLightRenderer脚本添加到相机中，并为聚光灯设置默认的Cookie纹理。调整适合参数，再编写Trigger脚本，达到进入房问产生体积光效果，产生精致的J一达尔效果。

　　(四)成果展示系统完成后的场景如图3,图4所示。

　　参考文献

　　[11刘昊.基于点云的古建筑信息模型CB工M)建立研},[Dl.北余北京建筑大学，2014.

　　[21索俊锋，刘勇，蒋志勇，等.基于三维激光扫描点云数据的古建筑建模[J].测绘科学，2017,42(3):179-185.

　　[3]范张伟，邢呈.基于数字化技术的古建筑保护研兄[J].北京测绘，2010,35(3):18一21.

　　[4]王琳琳.三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用与问题分析【D].长春:长春工程学院，2015.

　　作者：陶磊 徐志鹏 付青