文物高度仿真技术的研究与应用

发布时间：2024-03-06 03:23

　　文物的虚拟化和数字化对于文物的保护、展示有十分重要的意义。我国的各个博物馆正在开展文物的数字化、网上展示、增强现实展示等工作。提高虚拟文物的仿真度,可以在文物保护、展示等方面达到更好的效果。虚拟文物仿真技术的实现通常分为两个部分:三维模型的高仿真度可通过三维结构光扫描仪获取文物的深度信息与纹理信息来实现;材质光照效果的高仿真度是本文的重点研究对象。本文提出了一种通过实时改变虚拟文物的直观物理属性来满足观察者对文物的仿真感的方法。所设定的直观物理属性与双向反射分布函数的参数相关联,通过实时调节文物的粗糙度、金属性、反射性、透明涂层和透明涂层粗糙度等物理属性值,可以实时改变双向反射分布函数模型的计算结果,来模拟不同的材质的光照效果,从而仿真不同类别的文物。双向反射分布函数模型是实现不同材质对于光照效果模拟的模型。传统的测量模型拥有高仿真度但不具备可调节的参数,物理模型拥有可调节的参数但仿真度不够高,本文设计了一种基于均方误差、峰值信噪比和每秒传输帧数等参数的评估算法对不同的双向反射分布函数物理模型进行了定量的评估和分析,基于评估结果设计了混合双向反射分布函数材质效果模型,其结合了测量模型的...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１文物虚拟化后的展示效果图??

物体的虚拟展示目前主要使用三种方式＇第一种方式是通过全景图加载的方式??实现［１３］虚拟展示，全景图指的是物体的全景图，使用相机围绕物体３６０度或者更??多层面的３６０度获取其完整的深度信息数据；第二种方式如图２－１所示，是使用??结构光扫描仪或者激光扫描仪获取物品的位置信息将物....

图２－２漫反射参数ｆｄ和镜面反射参数ｆｒ的ＢＲＤＦ模型示意图??

对７种模型的渲染结果和拍摄原图进行比对实现模型的主观评估。??２．２．２双向反射分布函数??如图２－２所示，ＢＲＤＦ将各项标准材料的表面映射效果描述为由两个分量组??成的函数：第一是漫反射分量，第二是镜面反射分量。??８??

图２－３微平面反射与宏观平面反射区别示意图??

函数Ｇ是指在微平面上发生反射后，射向视角向量的光线中未被其他微平面??所阻挡而能够射出的权重比例。函数Ｆ是指菲浬尔项，指的是反射光线对入射光??线的比例。如图２－４所示，单点的材质表面映射效果最终结果需要方程计算进行??球面积分得到。??＇、?／＇１?＼?＼?１??＼?／?、＼?....

图２－４宏观分解面与微平面分界面示意图??

??图２－３微平面反射与宏观平面反射区别示意图??微平面模型公式描述如公式２－１０所示：??ＤＧＦ??ｆ（Ｌ，Ｖ）?＝??（２－１０）??ｔｔ（Ｎ?？?Ｌ）（Ｎ?．Ｖ）??在该公式中，函数Ｄ是法线分布函数（ＮＤＦ），物理意义是指在视角向量与光??线向量确定后，在平面上发生反射后能....

本文编号：3920476