基于多软件处理的三维数据精细化建模研究

石 磊 谢峰震 张献伟 胡艺博

(新疆工程学院，新疆 乌鲁木齐830023)

三维扫描技术在建筑建模,精细化处理,地形测绘,逆向工程中广泛的应用，三维扫描仪可直接获取物件的三维数据，并且三维数据具有高精度的特点，因此在逆向工程即使没有设计图纸或者设计图纸不完整的情况下，我们将采集到的三维数据利用软件和各种技术手段，还原物件原本的模型，并且经过三维扫描仪获得的高精度数据，还可以进行工业造型的完善，采用三维扫描技术，同时配合强大的后期处理软件，如SCENE、cloud compare 等点云处理软件，操作得当可大大收缩设计周期，降低应用成本。

利用三维扫描进行建模和模型处理中,从扫描仪得到的数据到软件的处理、加工到建立模型过程中,数据处理的衔接、精细化处理、贴图和细缝拼接,以及在此过程中利用那种软件比较合适是比较难以解决的。本文就从数据的获取到加工处理得到最终的成果进行论述,从而得到较合适的流程。

1 软件设备准备

1.1 仪器设备选择

采用FARO(Focus3D)作为外业数据采集设备,选取采用的主要参考精度指标如表1。

表1 选用设备主要参考的精度指标

1.2 选用软件

根据数据处理流程和数据处理环节要求, 选取的以下几种软件,并考虑功能应用方面不同,具体如表2。

表2 采用软件主要应用

2 数据采集

2.1 场地选择

选取控制已经做好的一栋建筑物,建筑物3 层,层高3.5m,四周遮挡较少,在数据处理时便于数据的剔除和筛选;选取的建筑物4 站可测完。

2.2 数据采集

采集流程为: 踏勘现场→编制扫描实施方案→扫描准备及检查(设备、电源、拼接标)→选择扫描区域→开始摆放靶球和靶纸→架设脚架安置扫描仪→设置扫描参数→开始测量→外业数据检查→数据导出备份。其中进行扫描的实施方案应该包括联测的计划、选定扫描站点的位置和扫描时的设定及定位的方式和方法、每个扫描站上应该扫描上的目标。并且实施方案中还要包括扫描工作的流程、供给的方案、人员的配备等。

2.3 数据处理

数据处理所用软件的先后顺序为:SCENE→CloudCompare→AutodeskRecap→3DMax→Photoshop→3DMax。

3 数据成果

3.1 采集拼接成果

利用SCENE 软件进行数据的拼接和建模,成果如图1。由于数据较多,需要进行数据的剔除和删除无关相关连属性数据,进行外部选择删除后，结果如图2。根据需要选择导出扫描点，格式为xyz 格式。

图2 剔除冗余

利用CloudCompare 进行数据的二次处理(包含抽稀,边界选择等),选取可利用信息,把成图结果转换格式后导入到3DMax中。

3.2 精细化处理

在3DMax 中结合点云数据建立模型,绘制与相匹配的相关边界属性信息,这样制作出初步的匹配点云数据的模型,但是模型纹理表面信息都是不完整。

最后在Photoshop 中对扫描仪得到的匹配像片进行处理,选取比较完整和清晰的部分进行真实性贴图(如图3 和图4) 。最后经过全部处理得到结果(如图5)。

图3 选取区域

图4 匹配贴图

图5 成果

4 结论

通过数据的采集、处理、加工、建模、精细化处理等有效的处理流程,建立模型结果较接近于真实,这一系列处理过程也便于推广和使用。但是其中整体拼接、数据抽稀、数据转换过程易出现错误，图片处理中的精细选择、图层的无缝拼接和图片的精细化的处理过程中，如何处理贴图混乱、精细化数据精度的选择等情况是需要注意。