專利名稱：三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維掃描數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，具體來(lái)說(shuō)涉及三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑 物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)。
背景技術(shù)：
歷史保護(hù)建筑具有很高的歷史意義和藝術(shù)價(jià)值，但是由于年代久遠(yuǎn)，被迫需要對(duì) 一些歷史保護(hù)建筑進(jìn)行人工修復(fù)，現(xiàn)有對(duì)于歷史保護(hù)建筑的修復(fù)，其前期數(shù)據(jù)采集主要是 依靠人工測(cè)繪，其缺點(diǎn)在于人工測(cè)繪數(shù)據(jù)與原歷史保護(hù)建筑之間的差異較大，一些體現(xiàn)其 歷史意義的細(xì)節(jié)地方未被復(fù)原，降低了其藝術(shù)價(jià)值。因此，怎樣最大限度的保持其歷史意義和藝術(shù)價(jià)值，是目前在歷史保護(hù)建筑的修 復(fù)過(guò)程中，最為關(guān)鍵的問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本發(fā)明的目的在于提供三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的 數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，該技術(shù)為后期復(fù)原設(shè)計(jì)、歷史保護(hù)建筑的藝術(shù)特征研究、矢量數(shù)據(jù)還原等提 供了原始依據(jù)，便于較好的體現(xiàn)歷史保護(hù)建筑的歷史意義和藝術(shù)價(jià)值。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，其特征在于，包括以下步 驟a、確定坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)建筑物進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，確定坐標(biāo)系統(tǒng)；b、確定掃描站根據(jù)需掃描目標(biāo)建筑物的實(shí)際情況，來(lái)確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位；C、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接在掃描站通過(guò)三維激光掃描儀掃描，獲得目標(biāo)建筑物的激光點(diǎn)云圖，通過(guò)數(shù)碼相 機(jī)攝影獲得紋理信息；并將所有激光點(diǎn)云圖拼接在一起，形成全面的激光點(diǎn)云文件；d、三維建模根據(jù)拼接以后的數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件，對(duì)三維激光點(diǎn)云進(jìn)行精確建模；e、粘貼紋理把紋理信息粘貼到生成的三維模型內(nèi)，獲得三維立體虛擬模型；f、制作 CAD 圖在三維建模完成后，在其生成的三維模型內(nèi)，直接將該三維模型進(jìn)行矢量化，獲得 相關(guān)的CAD圖。進(jìn)一步，在本發(fā)明中，在確定掃描站的步驟中，采用全站儀的測(cè)量來(lái)確定掃描站的 點(diǎn)數(shù)和方位。在全站儀的測(cè)量過(guò)程中，兩個(gè)相鄰掃描站公共反射體數(shù)目大于等于三個(gè)。進(jìn)一步，在本發(fā)明中，在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接完成后，需對(duì)數(shù)據(jù)拼接結(jié)果進(jìn)行核
3對(duì)、檢查，對(duì)于有問(wèn)題的地方，需要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接。本發(fā)明的有益效果在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)， 為后期復(fù)原設(shè)計(jì)、歷史保護(hù)建筑的藝術(shù)特征研究、矢量數(shù)據(jù)還原等提供了原始依據(jù)，便于較 好的體現(xiàn)歷史保護(hù)建筑的歷史意義和藝術(shù)價(jià)值。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明圖1為本發(fā)明實(shí)施中的流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，可分成外業(yè) 處理和內(nèi)業(yè)處理兩個(gè)過(guò)程。其中，外業(yè)處理過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟(1)確定坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)建筑物進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，確定坐標(biāo)系統(tǒng)。(2)確定掃描站由于視野的限制，需要對(duì)目標(biāo)建筑物進(jìn)行多次、分區(qū)域的掃描。掃描站的選擇要根 據(jù)需掃描目標(biāo)建筑物來(lái)確定點(diǎn)數(shù)和方位，基本上應(yīng)當(dāng)是從掃描站目視有無(wú)遮擋、能否全攬 目標(biāo)建筑物的某一面等方面來(lái)確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位?？梢酝ㄟ^(guò)全站儀的測(cè)量來(lái)確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位。在全站儀的測(cè)量過(guò)程中，要 保證兩個(gè)相鄰掃描站公共反射體數(shù)目大于等于三個(gè)。反射體粘貼的應(yīng)當(dāng)滿足從掃描站出發(fā) 能夠看到所有粘貼的反射體的圓心?？梢圆捎盟蟹瓷潴w處于自定義坐標(biāo)系統(tǒng)的方式，通 過(guò)公共反射體拼接來(lái)確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位。(3)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集的過(guò)程包括激光掃描和攝影，通過(guò)三維激光掃描儀掃描獲得目標(biāo)建筑物 的激光點(diǎn)云圖，通過(guò)數(shù)碼相機(jī)攝影獲得紋理信息，即高精度的數(shù)碼相片。(4)數(shù)據(jù)拼接數(shù)據(jù)拼接的原理是根據(jù)兩幅鄰近激光點(diǎn)云圖中含有的公共表面部分進(jìn)行圖像匹 配處理。兩幅鄰近激光點(diǎn)云圖中的公共部分完全重疊在一起后，這樣就使兩次掃描的物體 表面輪廓相互補(bǔ)充和延伸，將所述的激光點(diǎn)云圖拼接在一起后，形成新的全面的激光點(diǎn)云 文件。(5)完整性檢查根據(jù)所獲取的各種數(shù)據(jù)，對(duì)上述數(shù)據(jù)拼接結(jié)果進(jìn)行核對(duì)、檢查，如果合格，外業(yè)處 理結(jié)束，內(nèi)業(yè)處理開(kāi)始；如果出現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題處重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接。評(píng)估的標(biāo) 準(zhǔn)主要是激光點(diǎn)云采集精度和數(shù)碼照片的分辨率是否滿足要求。內(nèi)業(yè)處理過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟
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(1)生成三維激光點(diǎn)云模型根據(jù)拼接以后的數(shù)據(jù)，按照預(yù)定(客戶要求)的格式，把激光數(shù)據(jù)輸出，獲得三維 激光點(diǎn)云模型。(2)三維建模采用phidias軟件，在microstation的支持下，對(duì)三維激光點(diǎn)云進(jìn)行精確建模。(3)粘貼紋理根據(jù)前一步生成的模型，把紋理信息(數(shù)碼相片上的內(nèi)容)粘貼上，獲得三維立體 虛擬模型。(4)制作 CAD 圖為了便于具體施工操作，在phidias中，直接將三維模型進(jìn)行矢量化，獲得相關(guān)的 CAD 圖。以目標(biāo)建筑物是橋梁作為例子，CAD圖應(yīng)包括橋梁的主要位置，如橋燈、燈柱、燈 座、彩帶花飾、圓形花飾、橋墩、橋面線條等。最后再對(duì)三維立體虛擬模型和CAD圖進(jìn)行核對(duì)、檢查。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和 改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其 等同物界定。
權(quán)利要求
三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，其特征在于，包括以下步驟a、確定坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)建筑物進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，確定坐標(biāo)系統(tǒng)；b、確定掃描站根據(jù)需掃描目標(biāo)建筑物的實(shí)際情況，來(lái)確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位；c、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接在掃描站通過(guò)三維激光掃描儀掃描，獲得目標(biāo)建筑物的激光點(diǎn)云圖，通過(guò)數(shù)碼相機(jī)攝影獲得紋理信息；并將所有激光點(diǎn)云圖拼接在一起，形成全面的激光點(diǎn)云文件；d、三維建模根據(jù)拼接以后的數(shù)據(jù)，采用三維建模軟件，對(duì)三維激光點(diǎn)云進(jìn)行精確建模；e、粘貼紋理把紋理信息粘貼到生成的三維模型內(nèi)，獲得三維立體虛擬模型；f、制作CAD圖在三維建模完成后，在其生成的三維模型內(nèi)，直接將該三維模型進(jìn)行矢量化，獲得相關(guān)的CAD圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，其特征 在于，在確定掃描站的步驟中，采用全站儀的測(cè)量來(lái)確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，其特征 在于，在全站儀的測(cè)量過(guò)程中，兩個(gè)相鄰掃描站公共反射體數(shù)目大于等于三個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，其特征 在于，在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接完成后，需對(duì)數(shù)據(jù)拼接結(jié)果進(jìn)行核對(duì)、檢查，對(duì)于有問(wèn)題的地 方，需要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接。
全文摘要
三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，包括以下步驟確定坐標(biāo)系統(tǒng)、確定掃描站的點(diǎn)數(shù)和方位、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)拼接、三維建模、粘貼紋理以及制作CAD圖。本發(fā)明的有益效果在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的三維掃描在藝術(shù)建筑物或構(gòu)筑物中的數(shù)據(jù)復(fù)原技術(shù)，為后期復(fù)原設(shè)計(jì)、歷史保護(hù)建筑的藝術(shù)特征研究、矢量數(shù)據(jù)還原等提供了原始依據(jù)，便于較好的體現(xiàn)歷史保護(hù)建筑的歷史意義和藝術(shù)價(jià)值。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101957870SQ20091005487
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者劉淳, 王利雄, 王輝平, 葛倩華, 鄧惠根, 陳帥 申請(qǐng)人:上海市建筑裝飾工程有限公司