【目的】大型摩崖造像体量庞大、表面结构复杂,基于近景摄影测量获取的三维重建模型通常面片数量庞大、拓扑结构不规则,导致规范化UV(Texture Coordinates,纹理坐标)展开与纹理信息迁移难以实施,进而制约了模型在WebGL环境下的实时渲染...【目的】大型摩崖造像体量庞大、表面结构复杂,基于近景摄影测量获取的三维重建模型通常面片数量庞大、拓扑结构不规则,导致规范化UV(Texture Coordinates,纹理坐标)展开与纹理信息迁移难以实施,进而制约了模型在WebGL环境下的实时渲染与交互。针对上述问题,本文提出一种面向WebGL的大型摩崖造像三维重建及模型轻量化处理方法。【方法】首先,针对大型摩崖造像在复杂山地环境中受密集植被遮挡的采集条件,在对比近景摄影测量与贴近摄影测量适用条件的基础上,提出基于消费级无人机的分层分区域影像采集策略;其次,采用基于运动恢复结构(Structure from Motion,SfM)与多视角立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)的摄影测量方法生成高精度三维模型;最后,引入数字游戏与实时渲染领域的数字资产制作规范,以拓扑重构为前提,通过规范化UV展开与多通道PBR(Physically Based Rendering,基于物理的渲染)纹理烘焙,将高精度模型的几何与表面细节信息迁移至低多边形模型,得到可用于WebGL实时渲染的轻量化模型。【结果】以四川眉山唐代摩崖造像“齐山双佛”(通高超30 m)作为实验样本,将原始约1.2亿面的高精度模型压缩至约50万面的WebGL可用低多边形模型,并将高精度模型的表面信息烘焙为贴图,应用于低多边形模型,使其在几何简化后仍能呈现丰富的视觉细节。在此基础上,以该模型作为核心设计并完成的“巴蜀佛韵:四川石窟数字纪元”数字微展厅,不仅实现了Web端流畅浏览交互,而且入选了教育部2024年高校“礼敬中华优秀传统文化”宣传教育活动“创承文脉”高校主题数字微展览联展遴选名单,证明了该技术路线的可行性。【结论】本文所提方法将摄影测量重建流程与面向WebGL的模型轻量化处理整合为统一工作流,在显著降低模型复杂度的同时,实现了高精度模型向可实时渲染的WebGL标准化资产的转换,有效解决了大型文物三维数字化过程中重建精度与渲染效率难以兼顾的问题,为同类不可移动文物的数字化展示与在线传播提供了可参照的技术路径。展开更多
目的为了适应铸造CAE技术的网络化趋势,满足铸造CAE系统前置处理模块对STL模型高级渲染的功能性需求,开发一款足以媲美OpenGL渲染环境下复杂三维图形渲染效果的Web版的STL模型查看器程序——STLViewer。方法仿效Windows桌面程序的运行...目的为了适应铸造CAE技术的网络化趋势,满足铸造CAE系统前置处理模块对STL模型高级渲染的功能性需求,开发一款足以媲美OpenGL渲染环境下复杂三维图形渲染效果的Web版的STL模型查看器程序——STLViewer。方法仿效Windows桌面程序的运行方式和界面风格,选择单页面设计方案。选用Visual Studio 2019开发平台,利用HTML5、CSS3和JavaScript技术设计程序界面。深入研究基于WebGL的STL模型可视化技术,按照依托场景环境活动模型渲染的技术路线,进行STLViewer各功能模块的开发。结果设计并实现了STLViewer,该程序功能完整性良好、内部逻辑结构合理高效。STLViewer融隐式交互和显式交互于一体,具有本地STL模型的随机性访问、活动模型的多样化交互、模型姿态的智能化跟踪、视图动画的多方式呈现、模型导出的便捷化操作等特点,实现了网络环境下STL模型的高级渲染功能。结论STLViewer作为一款性能卓越的STL模型查看器程序,既可辅助用户制订合理的网格剖分方案,又能带来优良的用户体验,在实际应用中得到了良好效果。展开更多
摘要【目的】大型摩崖造像体量庞大、表面结构复杂,基于近景摄影测量获取的三维重建模型通常面片数量庞大、拓扑结构不规则,导致规范化UV(Texture Coordinates,纹理坐标)展开与纹理信息迁移难以实施,进而制约了模型在WebGL环境下的实时渲染与交互。针对上述问题,本文提出一种面向WebGL的大型摩崖造像三维重建及模型轻量化处理方法。【方法】首先,针对大型摩崖造像在复杂山地环境中受密集植被遮挡的采集条件,在对比近景摄影测量与贴近摄影测量适用条件的基础上,提出基于消费级无人机的分层分区域影像采集策略;其次,采用基于运动恢复结构(Structure from Motion,SfM)与多视角立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)的摄影测量方法生成高精度三维模型;最后,引入数字游戏与实时渲染领域的数字资产制作规范,以拓扑重构为前提,通过规范化UV展开与多通道PBR(Physically Based Rendering,基于物理的渲染)纹理烘焙,将高精度模型的几何与表面细节信息迁移至低多边形模型,得到可用于WebGL实时渲染的轻量化模型。【结果】以四川眉山唐代摩崖造像“齐山双佛”(通高超30 m)作为实验样本,将原始约1.2亿面的高精度模型压缩至约50万面的WebGL可用低多边形模型,并将高精度模型的表面信息烘焙为贴图,应用于低多边形模型,使其在几何简化后仍能呈现丰富的视觉细节。在此基础上,以该模型作为核心设计并完成的“巴蜀佛韵:四川石窟数字纪元”数字微展厅,不仅实现了Web端流畅浏览交互,而且入选了教育部2024年高校“礼敬中华优秀传统文化”宣传教育活动“创承文脉”高校主题数字微展览联展遴选名单,证明了该技术路线的可行性。【结论】本文所提方法将摄影测量重建流程与面向WebGL的模型轻量化处理整合为统一工作流,在显著降低模型复杂度的同时,实现了高精度模型向可实时渲染的WebGL标准化资产的转换,有效解决了大型文物三维数字化过程中重建精度与渲染效率难以兼顾的问题,为同类不可移动文物的数字化展示与在线传播提供了可参照的技术路径。
摘要目的为了适应铸造CAE技术的网络化趋势,满足铸造CAE系统前置处理模块对STL模型高级渲染的功能性需求,开发一款足以媲美OpenGL渲染环境下复杂三维图形渲染效果的Web版的STL模型查看器程序——STLViewer。方法仿效Windows桌面程序的运行方式和界面风格,选择单页面设计方案。选用Visual Studio 2019开发平台,利用HTML5、CSS3和JavaScript技术设计程序界面。深入研究基于WebGL的STL模型可视化技术,按照依托场景环境活动模型渲染的技术路线,进行STLViewer各功能模块的开发。结果设计并实现了STLViewer,该程序功能完整性良好、内部逻辑结构合理高效。STLViewer融隐式交互和显式交互于一体,具有本地STL模型的随机性访问、活动模型的多样化交互、模型姿态的智能化跟踪、视图动画的多方式呈现、模型导出的便捷化操作等特点,实现了网络环境下STL模型的高级渲染功能。结论STLViewer作为一款性能卓越的STL模型查看器程序,既可辅助用户制订合理的网格剖分方案,又能带来优良的用户体验,在实际应用中得到了良好效果。