【三維實景建?！咳S實景建模技術及運用

近年來，一種被稱為三維實景建模的新技術成為計算機圖形圖像領域研究的熱點并開始在影視制作中嶄露頭角。該技術能夠通過數學方法，僅僅依靠數十甚至上百張照片就能得到真實目標物體的三維模型。

在很多場合里，通過這種方式得到的模型在空間結構上與真實標的非常相似。以此為基礎，可以對模型進一步修改完善，進行諸如雷達反射截面積計算、結構力學分析、流體性能仿真、你想工程研究等多種科學仿真實驗，以較小的代價獲得以往用很大投入才能得到的科學數據；還可以用在多媒體匯報、動畫制作、合成等影視工作中，為觀眾提供更為形象直觀的表現方式，這對于傳統的三維模型制作和真實場景復原提供了一個完全嶄新的手段，應用前景廣闊。

一、傳統建模手段的局限

無論在科學研究還是在影視制作的一些場合中，往往需要對一些現實中的物體、場景進行三維重建（虛擬化），傳統的做法是通過實拍、上網下載等方式獲得目標的一系列圖像，然后作為參考圖導入到三維軟件中，建模人員根據個人經驗從基礎的 三維幾何體開始反復增加細分結構并調節模型，不斷逼近目標形態，手動復原目標。這種方式存在許多局限，首先，對建模人員的要求較高，我們知道要培養一個寫實級模型師談何容易！這需要有大量的實戰經驗和刻苦的訓練才能在某一個細分領域（比如角色建?；颦h境建模）達到這樣的水準。而實際中需要更原的目標包羅萬象，既有可能是一架二故飛機、也有可能是一個人物、還有可的是一座城堡...

不確定的目標類型對于模型師來說是很大的考驗；再者即便模型師具備相應的水準，要實現寫實級三維復原仍然需要大量的時間，畢竟慢工才能出細活；z后，傳統手工方式是一種非常主觀的方式，模型的逼真程度因人而異，精度上既難以制，又說不清，完全憑個人感覺鑒定好壞。以上這些都導致傳統手動建模技術在實現高品質三維重建的時候，人力成本居高不下且耗時耗力！在視覺表現越來越追求現場感、融入感、真實感的發展大潮下，迫切需要一種更高級的建模技術。

二、三維激光掃描技術的局限

為了應對高品質建模的挑戰，在一些高端影視生產中，國外的頂尖視效工作室第紛開始采用三維激光掃描技術進行三維重建。雖然它在一定程度上滿足了高精度復原的要求，但是也存在幾個問題：

一是好一點的激光掃描設備價格往往不菲，需要很長時間才能收回成本；

二是對物體的空間尺寸有限制，很難對大型物體進行掃描，因此這種手段還不能迅速普及。

三、三維實景建模技術內涵及主要特點

隨著數字圖像處理技術的高速發展以及計算機運算能力的不斷增強，一種稱之為[三維實景建模]https//www./技術__開始進入各行業研究人員的視野并取得了一系列實用化成果。其內涵是利用數字攝像機作為圖像傳感器，綜合運用圖像處理、視覺計算等技術從二維圖像中提取目標的三維空間信息，通過多種手段的綜合應用，z終實現目標的三維重建。這種技術有很大的優勢，體現在：

不收物體形狀、尺寸以及地域等諸多限制；

應用門檻低，對無任何建?；A的使用者，幾天就可以上手；

可以實現全自動或半自動建模，也可以一次批量處理多個三維重建人物，24小時連續作業，大大減小模型師的負擔；

對于硬件要求較低，普通的數碼相機甚至手機都可以作為輸入設備，而重建設備只是一臺高性能工作站；

重建速度較快，往往只要幾天就能達到以往幾個星期甚至更長時間才能達到的效果。

這些優勢注定了它將是今后三維建模的一個重要發展方向，能廣泛應用于包括移動機器人自主導航系統、航空及遙感測量、工業自動化、影視制作等在內的各個領域。

四、當前三維實景建模技術的應用概況

發達國jia在三維重建技術的應用上已經取得了很多的成果，目前z成功的應用領域集中在大型地質調查（三維地形重建）、考古、文物保護以及建筑復原。除此之外，在科學研究、交通事故分析、影視和逆向工程設計中都有成功的應用。例如美國空軍技術研究院的研究人員利用重建技術完成了某小型無人機的三維復原，并基于此實現了對該無人機的計算機氣動力學分析，試驗證明，其仿真結果與真實風動測試結果非常相近。證明三維重建技術在虛擬仿真有廣闊的應用前景。

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