岩矿石标本三维建模技术及其教学资源库建设

2017-12-15陈志军吕新彪陈建国谢淑云

实验室研究与探索 2017年11期

关键词：矿石矿床标本

陈志军，张娅, 吕新彪，陈建国，谢淑云

(中国地质大学(武汉) a.矿产资源形成与勘查开发国家级虚拟仿真实验教学中心；b. 固体矿产勘查国家级实验教学示范中心； c. 资源学院；d. 地球科学学院，武汉 430074 )

·实验教学示范中心建设·

岩矿石标本三维建模技术及其教学资源库建设

陈志军a,b,c，张娅c, 吕新彪a,b,c，陈建国c，谢淑云d

岩矿石标本鉴定是地质类专业学生的必备地质基本技能。中国地质大学(武汉)资源学院拥有丰富的岩矿石教学标本，但相对又是珍稀的，不能满足越来越多的地球科学专业学生个性化学习需求。矿产资源形成与勘查开发虚拟仿真实验教学中心开展了岩矿石标本三维模型教学资源库建设工作。介绍了岩矿石标本三维模型教学资源库建设意义，研究了岩矿石多视图图像三维重建技术和资源建库优化流程，结合游戏化积件与课件开发，建设了岩矿石标本三维模型资源库。对增强地学实习信息化水平具有重要作用。

岩矿石标本; 虚拟仿真实验教学中心; 教学资源库; 多视图图像三维重建; 游戏化积件

0 引言

以移动互联网技术、虚拟现实/增强现实技术、大数据分析技术为代表的现代信息技术与传统教育正加速融合，“互联网+教育”有力地促进了教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革[1-3]。以MOOC、微课、翻转课堂为代表的新型教学模式已获得教学界的广泛认同，在促进优质教学资源共享，促进教育公平方面意义重大[4-6]。以视频技术为亮点的MOOC侧重在理论知识的大规模在线讲授，然而还有大量的实验课程目前仍需在实体实验室进行实践操作，难以通过现有的MOOC技术来达成。其关键技术难点在于实习者如何获得身临其境的感受以及与实习对象进行三维交互[7]。虚拟仿真技术将是解决上述难题的理想手段。2013年诺贝尔化学奖颁给了“把化学实验室搬上网络”的3位科学家，“互联网+实验室”正悄然改变着未来科研实践的方式，对于高校教学实习具有启发意义，特别是在大数据时代之际将e-Learning(数字化学习)与e-Research(数字化科研)两手抓，并且创建两者互相融合的数字化科学实验平台，以及灵活开放的管理体系和创客教育文化。

虚拟仿真实验教学通过各种信息化技术手段构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，使学生沉浸在虚拟环境中进行三维交互，自主进行实验，是一种有利于实现资源共享、全新开放和高度信息化的教学模式[8-9]。在国家信息化发展战略指导下，教育部从2013年起开展了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作[10-11]。三年来在地学/环境组中共有35家国家级虚拟仿真实验教学中心获批。2016年9月，高等学校国家级实验教学示范中心联席会(简称联席会)和北京大学主办，云南师范大学协办了第四届联席会学术交流活动——“ VR技术特色与教学资源共享-2016年高等学校国家级实验教学示范中心建设巡回交流会”，并首次进行了虚拟仿真实验教学资源建设成果奖评选活动，从152项参评的项目中遴选出80项，颁发了获奖证书并给予表彰奖励[12]。我校“矿产资源形成与勘查开发虚拟仿真实验教学中心”为首批国家级入选者[13]，“多元化共享的岩矿石三维模型资源库”在联席会2016年昆明举办的虚拟仿真实验教学资源建设成果奖评选活动中获得二等奖。

1 三维模型教学资源库建设意义

1.1 岩矿石标本特点与教学现状

岩石标本、矿石标本(简称岩矿石标本)是地质工作过程采集的具有代表性、典型性和特殊性的实物地质样本，它保持了实物原样或原生状态。岩矿石标本具有空间位置的唯一性，要获得典型的标本需要付出艰辛的地质工作，特别是在矿区采集的标本，更具有珍稀性。因为随着矿山的挖掘开采，原来采集标本的地质体、矿床体可能不复存在，要对原来的矿床开展研究或者教学，就必须借助于早先采集的标本资料。

我校资源学院在几十年的教学实践中，依靠全体师生的辛勤努力，积累了丰富的矿床地质标本。2012年资源学院资源系再次集中全系教师力量，有组织地采集了涉及矿床成矿地质背景、矿床地质特征、成矿作用和找矿地质标志等各方面的典型实物地质标本。一个相同的地质标本要采集15套以便分组教学。资源学院的岩矿石标本及其相关矿床学资料无论是在种类、数量、质量上还是在管理上，形成了自己的特色，在资源勘查工程专业实践教学中发挥着重要作用。

岩矿石标本鉴定是地质教学中极其重要的一环，是地质类专业学生的必备地质基本技能。在实体教室中开展常规的教学实习活动，矿床学实习标本资源依然面临“供需”矛盾困境。一是随着教学改革的发展，一些院系也要求增开“矿床学”等重要课程，同一实习同一时间能提供的标本套数仅有数十套，无法满足多个班级同时实习的需求。二是标本室原有物理场地有限，新增更多套的标本资源需要占用更多的实习空间，岩矿手标本及光片只能在实验室才能观察，而通常实验设备数量有限、实习时间有限；三是标本室的标本就像图书馆中的书籍一样有着严格的分类，且存在磨损、老化甚至风化，需要专人管理与保护，标本室的开放时间还无法做到24 h开放。总体而言，岩矿石相关实习的信息化水平比较低。岩矿石教学标本是一种珍稀的教学资源，如何在管理和保护好标本资源的同时，最大限度地服务于教学、分享给热爱地球科学的人们，被列入我校虚拟仿真中心成立以来重要工作之一。在虚拟现实/增强现实技术支持下，将我校优秀丰富的地质教学标本低成本、快速高效地三维数字化、建设高质量的教学资源库及共享应用显得越发重要。

1.2 岩矿石标本数字化的趋势

岩矿石标本数字化是将地质工作中形成的岩石标本、矿石标本实体，通过仪器扫描、数码照相等方法，转化成计算机可存储处理的文字、图像、三维仿真模型等信息，对信息进行处理，以数据库的形式进行存储，利用输出设备和系统进行信息展示的过程[14]。与实物标本相比，数字化标本在资源共享、信息传输、信息重组等方面具有不可比拟的优势，可以提高标本利用效率。2003年以来，我国积极整合国内收藏的具有科学价值的岩石、矿石、化石标本资源，由中国地质大学(北京)牵头，联合中国地质博物馆、中国地质大学(武汉)在内的7家国家级岩矿化石标本资源保存单位历经数十年共同完成了国家岩矿化石标本资源共享平台[15]。2015年中国地质调查局发布了实物地质资料数字化工作指南(试用稿)，与国家岩矿化石标本资源共享平台众矿化石标本资源的数字化方式相同，均以传统的图像采集为主，对三维标本模型制作没有提出具体的操作规范。

岩矿石标本数字化向三维可视化方向发展是大势所趋。从信息传播交流来讲，随着信息技术的高速发展，承载信息的载体不再仅限于文字、图形图像、声音、动画和视频，三维模型成为更具传播力的新媒介。图像技术、视频技术已经成为常规的表现形式，虚拟现实(VR)/增强现实(AR)技术正成为新宠，已经在游戏娱乐、工业仿真、教育培训等在多个行业引爆人们的热情，2016年被称为“虚拟现实/增强现实的元年”。虽然目前虚拟行业还处在起步阶段，但其发展迅猛。例如增强现实宠物养成对战类RPG手游“精灵宝可梦GO”风靡全球，里约奥运大会落幕时“东京8 min”二次元AR黑科技让人眼前一亮，预示着身临其境的观赛体验不再遥远。再如，2016年8月中国光谷VR/AR产业联盟在武汉成立，我校积极参与了该联盟的活动。本文对岩矿石三维重建技术开展了深入研究，探索了一套高保真、高效率的三维建模技术流程，建立了一套高质量的三维模型教学资源库，并在此基础上开发了虚拟仿真实习环境支持下的矿产勘查及其相关专业实习课程的、游戏化教学资源。VR和AR这两种技术各自独立但又紧密关联，有着显著影响在线教育传递和内容的潜力。优质内容的匮乏是当前VR行业的隐痛，需要用更好的形式去讲故事。三维标本模型相比二维图像而言更直观、更全面、更真实，也是解决实体标本老化磨损问题的最佳数字化存储方案，在三维模型构建的基础上，进一步开发VR/AR虚拟仿真实习环境更是一个富有挑战性的、多学科交叉的前沿研究领域。

2 岩矿石手标本三维建模思路与技术

2.1 三维建模技术优选

科研人员对三维地质建模工作主要侧重对矿体、矿区或成矿区带等大范围地质体的几何与属性建模，对手标本规模(几cm)的地质现象的三维建模很少涉及。本文探讨的岩矿石标本特指手标本规模的标本，这是矿床学实验室最主要的标本类型。在进行三维建模时，首先需要弄清着重关注的是地质体的内部结构还是表面特征。从教学实用角度出发，岩矿石手标本重点关注表面特征，也即其表面纹理贴图的高保真视觉效果，对其大小与形状则可以放宽精度要求。

岩矿手标本虽然尺寸不大，但生动反映了自然形成的典型地质现象，三维模型的纹理贴图是否具有真实感是衡量模型质量的最重要指标，不同标本纹理各异，同一标本不同位置与方位其纹理也各异，因此建模对纹理要求很高。利用Maya、3Ds Max等常规的基于几何建模工具，贴图过程通常复杂而效率低下。利用激光测距的原理发展起来的三维激光扫描技术是近年来出现的新技术，可分为机载、车载、地面和手持型几类，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图形数据[16-18]。但是，三维激光扫描仪器价格昂贵，难以廉价地应用到数量众多的手标本三维建模中，纹理的精细程度受仪器内置相机的制约[19-20]。计算机图形学和计算机视觉方面的研究人员近年来对从二维图像中恢复场景及场景中对象的三维结构模型进行了大量研究，提出了多视图图像三维重建技术。它是通过摄像机在不同角度对某个场景及对象进行拍摄，然后利用拍摄到的多视图图像序列来对观察对象进行三维重建。图像中包含了大量的视觉信息，如轮廓、亮度、明暗度、纹理、特征点等，三维重建就是利用上述信息，结合摄像机镜头与环境参数，进行光学投影变换的逆向变换运算，即逆向工程，由此恢复出场景或场景中对象的三维几何模型[21-22]。此方法成本低，操作简单，对各种复杂场景的三维建模，无论中大尺度、还是小尺度对象均可应用，在三维真实感建模及实时大规模复杂场景三维建模中有非常重要的现实意义。对多种技术及性能综合对比的基础上，我们认为基于多视图图像的三维重建技术能较好满足岩矿标本三维建模需求，具有经济、快速、简便、逼真的优点，是众多技术中的最佳选择。

2.2 岩矿石三维建模流程简介

2.2.1软硬件环境构建

多视图图像三维重建过程大致可分为获得图像、标定摄像机、提取特征、立体匹配、模型重建等步骤。在岩矿石标本低成本、高质量、高效率建模的指导原则下，对多视图图像三维重建软件性能充分调研的基础上，我校虚拟仿真中心引进了Agisoft PhotoScan软件，并配置了佳能550D、尼康D610相机以及两台HP Z820工作站、标本摄影柔光箱、电动转盘等设备，组成了一套完整的岩矿石手标本三维建模软硬件系统。以矿床学的岩矿石标本为对象，开展了系统的、大规模的岩矿标本三维建模工作。

2.2.2图像数据采集

高质量地获取矿石标本的图像序列是标本三维建模的重要保障。决定照片质量的几个关键参数有：分辨率、景深大小、曝光强度等。在拍摄工作中，推荐使用：尽可能大的分辨率存储图像；使用较低的ISO设置以尽可能减少噪点，采用小光圈(也即较大的F值)获得大景深的图像；曝光强度不能太大也不能太小，以能使照片自然呈现岩矿石原本色泽的强度为佳。要获得高质量照片，还需要注意拍摄环境布置。在工作中，我们使用柔光箱来获得漫反射的拍摄环境。三维重建需要一系列图像，照片数量和拍摄位置也是重要的影响因素，通常需要围绕标本一周均匀地拍摄，每张照片之间一般有60%～80%左右的重叠率是合适的，照片环绕标本一周拍摄张数通常达到25张。为了消除标本底面的桌面，还需要将标本底面再次拍摄一周，共计50张照片进行一个岩矿石标本的三维重建。

大规模岩矿石标本三维重建还需要高效率的进行图像序列采集。如果拍摄时围绕标本转或者手工转动标本都将降低工作效率，为此，购置了25 r/min直径30 cm匀速电动旋转台来实现标本的自动旋转，配合照相机间隔定时自动拍摄功能完成图像序列快速采集。

2.2.3应用软件进行三维重建

多视图图像三维重建方法的日益成熟，催生了一些相对成熟的软件产品的出现，例如AgiSoft PhotoScan、Autodesk 123D Catch、Acute3D ContextCapture等。PhotoScan(http://www.agisoft.com/)是俄罗斯AgiSoft公司研发的一款基于多视图图像自动生成高质量三维模型的软件，最早于2010年5月发布，近年来在三维建模应用领域受到关注，一些新算法的结果通常与它的结果进行效果对比[23]。由于涉及到大量图像的复杂计算过程，通常在高性能计算机上完成计算，PhotoScan支持GPU计算和网络并行计算。PhotoScan三维模型重建主要有对齐照片、建立密集点云、生成网格、生成纹理四大步骤，还可以将模型分成若干部分分别建模，通过对齐堆块、合并堆块功能合成构建完整模型。对每个步骤中的模型参数选项对建模效果的影响进行了探究，总结获得了适合岩矿石标本的最优化模型参数，并编制了Python脚本程序在高性能计算机上批量处理，大大解放了人力。一个标本的三维自动重建约需0.5 h(照片数量越多耗时越长)，通过人工干预可以得到更高质量的模型。基于多视图图像技术重建的岩矿石标本三维自动建模要保证成功率，一方面需要提高照片拍摄质量，另一方面需要了解软件建模参数的优化设置。当自动建模的模型有缺陷时，可借助三维编辑软件来修补模型、完善模型。图1所示展示了PhotoScan制作的若干个典型矿床岩矿石手标本的三维模型。与实物标本相比，虚拟标本的保真度很高，可以任意旋转缩放平移，视觉体验优良。

3 教学资源库建设

3.1 教学资源建模及建库流程

Sketchfab(https://sketchfab.com/)、捞3D(http://www.lao3d.com/)、Wish3D(http://www.wish 3d.com/)等国内外知名网站提供了云托管服务能够快速对3D内容进行分享展示，但是对于专业性较强的岩矿石标本来说，仅有标本自身的照片、三维模型对于开展完整的实习而言是不充分的，还需要收集背景地质资料、鉴定报告等更多相关资源内容，从而建立完整的标本资源信息库。利用三维模型，可以进一步开发出虚拟实习项目、甚至是基于游戏学习的VR/AR内容，从而构建内容完整、功能完善的虚拟仿真实习环境。

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(a) 花斑状磁铁矿矿石(湖北大冶铁山铁铜铁床),(b) 条带状矽卡岩化灰岩(湖北大冶铁山铁铜铁床),(c) 块状黄铜矿(湖北铜绿山铜铁矿床),(d) 豆状铬铁矿(新疆罗布莎铬铁矿矿床),(e) 脆硫锑铅矿矿石(广西大厂锡多金属矿床),(f) 黑钨矿矿石(湖南瑶岗仙钨多金属矿床)

图1 基于PhotoScan软件创建的岩矿石手标本三维模型

图2所示总结展示了岩矿石三维标本建模及其教学资源库建设的优化流程，以及推荐使用的技术。总体上可概况为两大步骤：标本建模、资源建库。这里的资源建库是全方位教学内容的资源建库，不仅仅包括三维模型资源，还包括了与之相关的标本照片、显微镜下观察的照片，以及所在矿床的相关地质报告、地质图件、岩矿鉴定报告、各类测试分析报告等，这样能利用三维模型及其相关资料开发出综合性地实习项目。其中Markdown技术可以简便直观地制作网页文档，Unity技术可以强劲高效地进行虚拟现实开发。高质量的岩矿石标本的三维模型构建是资源库建设的基础。我校虚拟仿真中心已经相对完整地建立了40多个典型矿床300多个岩矿石标本的三维模型。特别需要指出的是，三维模型与常规的视频资源、静态图像在教学设计中显著不同在于三维模型可以自由交互。如何降低老师们应用三维模型的难度以及充分利用三维交互的特点，是模型资源开发与推广中的难点。本文在资源建库中提出了应用“积件”的教学理念。

图2 岩矿石三维模型建模与资源建库优化流程

3.2 游戏化积件开发

“积件”是由上海师范大学黎加厚教授提出来的一种全新的教学理念和方法[24-26]。积件具有最小化、可积性、共享性和可重复性，能适应教材、教学对象和教学环境的更新变化，真正做到“以不变(积件)应万变(教学实际)”，有利于学科教师有针对性地灵活应用于课堂教学中，从不同角度、不同顺序展示问题的内在联系，能更方便地“教”与“学”。积件的内核主要体现在积件的基元性与可积性，在积件设计中加入趣味性、可玩性元素，就形成了本文提倡的游戏化积件。本文对三维模型资源及其相关图像视频等多媒体资源、地质资料、地质问题有机集成，创建具有交互性、趣味性的游戏化积件，例如，对同一矿种不同成因矿石特征的鉴别，对某个地质问题的自动测验等。

游戏化积件的开发可以利用当前最受热捧的Unity游戏引擎来实现。Unity在中国手游市场占有率高达75%，在游戏引擎市场高居全球第一。Unity Technologies公司GDC 2015游戏开发者大会上正式宣布Unity 5引擎个人版免费，为爱好者、独立开发者和刚起步的工作室开放了整个Unity引擎和编辑器功能[27]。Unity不仅仅是强大的游戏引擎，而且是取代Flash的利器。在教学领域，大量的Flash教学动画随着Flash被HTML5标准取代而面临“退役”，Flash课件风光不再难以为继，而应用Unity技术，不仅可以将动画做得更精致，而且可以一键部署到多个平台，如iOS和Android手机端、PC端、HTML 5网页端，以及可以做各种VR/AR项目。许多科技巨头已经积极布局虚拟现实和增强现实。2014 年Facebook 以20 亿美元收购Oculus，随后推出了虚拟现实头戴式眼镜Oculus Rift，除此还有索尼PlayStation VR、HTC Vive、谷歌Cardboard等，这显示出了各大巨头争抢物联网和虚拟现实市场商机的决心。Unity开发技术门槛低、效率高，资源商店插件丰富，而且与主流虚拟现实设备有SDK API接口，可以快速高效地开发VR/AR游戏化积件。基于Unity技术结合相关教学中的知识点进行积件教学资源建设，并形成易用的积件库，可以降低教师三维素材课件的开发难度，教师根据教学需要进行灵活组合，丰富教学内容表现形式，体现课堂人性化教学设计。同时，可以发布成Unity资源商店的插件进行共享，促进重用开发。

3.3 虚拟课件开发

三维标本资源库建设的最终目的要挖掘标本资源在资源勘查工程相关专业的虚拟实验教学方面中的开发与利用。我们提倡基于三维标本资源库开展多用途、多元化的虚拟学习或实习课件开发。在以下两大应用情景中加强开发与应用。

(1) 与矿床学、矿石学传统的多媒体课件相结合，加入岩矿石三维交互模型及游戏化积件，增强现场感，提高真实性及趣味性。传统理论授课中，将岩矿石标本等实物资料带入教学课堂展示一直是理论授课中的弱项，实际上，三维模型可以发布为3D PDF格式，在幻灯片软件中置入文件链接，打开Adobe Reader阅读器软件即可展示，并可进行放大缩小旋转等基本浏览操作，而无需另行安装三维软件，对于一般多媒体教室都可满足。三维模型可以和地理信息系统(GIS)技术结合，建立典型矿床与标本信息可视化索引地图，基于空间位置或属性信息来检索、浏览云环境中的三维模型及矿床地质资料。三维模型进一步制作成积件，可以在标本的地质特征讲解环节给予更多的辅助教学功能。老师们在教学中可以充分利用这些三维模型与积件，嵌入到各类教学场景中，在教学中发挥更多创意。总之，在理论授课中，将实验室资源真实有趣地“搬到”教学课堂中是非常有意义的。

(2) 以岩矿石三维交互模型为特色教学资源，整合矿产地质报告、图件、照片、视频等多来源实习资料，改造旧有的实习课程资源，开发不同类型、不同地区典型矿床的矿床学、矿石学虚拟实习项目。已经对我校“矿床学实习”中的每个典型矿床案例都关联了三维模型，并发布到由润尼尔支持开发的虚拟仿真实习管理平台上，提供学生开展在线虚拟仿真实验。进一步地，还在大冶野外实践教学实习基地开展虚实结合的实习项目研发，利用无人机技术及三维建模技术构建野外观察虚拟场景、地质观察点的岩矿石标本三维模型，利用专业仪器获得光片、薄片标本的显微照片，以及测量地质体及岩矿石手标本的地球物理、地球化学数据，最后利用Unity游戏引擎整合各类资源并开展游戏化教学设计，开发野外观察与室内观察一体化、沉浸式的虚拟实习项目，这一工作已取得了阶段性的成果。

虚拟仿真实验教学中心应该在上述两大方面为一线教师提供多层次、多元化的虚拟仿真资源支持，可以是一个逼真的三维模型，也可以是一个有趣的游戏化积件，还可以是完整的实习课件，让更多的教师灵活多样地应用这些资源开展个性化、人性化地教学，在教学实践中不断改进资源质量。图3所示展示了基于Google Earth GIS技术来进行三维模型及矿床地质资料的建库集成的效果。我校“矿床学”实习涉及的典型矿床空间分布可以在Google Earth 环境下叠置遥感影像、地形地物等地理信息从而显得更加直观形象，可以快速检索某个矿床，例如湖北大冶铁山铁铜矿床，并探查矿床学标本三维模型。随着以Unity为VR/AR核心软件技术的深化，应加大力度、加快速度建设高质量的三维资源，从而开发出高层次、专业性强的实习课程，使得任何人任何时间任何地点自带设备就能在线享受专业的、高仿真的实习课程。不仅为本校专业学生提供优质的在线虚拟实习环境，也为兄弟院校学生提供远程虚拟实习服务，还为地质行业工作者提供全方位的地质技能培训。

图3 Google Earth环境下矿床学实习典型矿床位置及相关矿床标本的三维模型

4 结语

教育是个复杂的过程，特别是对理工科课程而言，除了理论知识的学习外，更多的依靠实际应用与实验完成。岩矿石标本鉴定是地质类专业学生的必备地质基本技能，要满足更多专业、更多学生的个性化学习需求，需要将总量丰富但相对珍稀的岩矿石标本观察从实体实验室“真实地搬到”移动互联网上。所提出的基于多视图图像技术对于岩矿石标本三维建模工作是目前最经济、最实用的方案，模型有着较高的成功率，通过结合三维编辑软件，可以获得高质量的模型，为虚拟仿真教学快速积累三维内容，对专业课程教育质量提升和实验教学资源共享的深化将产生积极影响。特别需要注意把多来源的地质资料与三维模型有机结合，进一步开发游戏化积件等更加易于使用、生动有趣的教学资源，构建丰富有趣的教学资源库，并利用在线学习管理系统或实习管理系统有效组织起来，建设灵活开放的管理体系和营造创客教育文化。另外,还应同时加强一线教师在3D内容制作与表达方面的基本技能，能像应用图像、视频一样熟练地操作，灵活应用三维模型及积件，面向未来开发出更具吸引力的课件开展辅助教学、创意教学。本文所提出的多视图三维建模技术及教学资源库建设思路，对兄弟院校的虚拟仿真工作也具有一定示范意义。

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3DModellingTechniqueandConstructionoftheTeachingResourcesWarehouseofMineralRockSpecimens

CHENZhijuna,b,c,ZHANGYac,LÜXinbiaoa,b,c,CHENJianguoc,XIEShuyund

(a. National Virtual Simulation Experimental Teaching Center for Mineral Formation, Exploration and Development; b. National Demonstration Center for Experimental Mineral Exploration Education; c. Faculty of Earth Resources; d. Faculty of Earth Sciences, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China)

Identification of mineral rock specimens is essential skill for the geological student. The abundant teaching specimens of minerals, rocks and ores are saved at China University of Geosciences (Wuhan), however, they are also relatively rare, and cannot meet the learning needs for the more and more students from a wide range of geoscience subjects. The teaching resource warehouse construction work of the mineral rock specimen 3D models is carried out by the Virtual Simulation Experimental Teaching Center for Mineral Formation, Exploration and Development. The significance of the teaching resource warehouse is introduced firstly. The techniques of the multi-view image 3D reconstruction and the optimal procedure of the resource warehouse are discussed. We build the teaching resource warehouse of the mineral rock specimens 3D models combined with the developments of the gamification integrable wares and courseware. This work will improve the level of informatization of geoscience practice.

mineral rock specimens, virtual simulation experimental teaching center; teaching resource warehouse; multi-view image 3D reconstruction; gamification integrable ware