unity3d的大场景数据的重建与仿真(附件)
近年来，随着三维扫描技术的不断进步与完善，大场景模型的重建的难度逐渐降低，重建速度越来越快。本课题根据工程应用中的需要，现实场景进行3D虚拟化设计和建模，主要包含以下关键步骤点云重建、场景文理图设计、图形渲染、基于Unity3D的虚拟化仿真传统的三维场景重建技术存在着缺少真实感，三维几何信息不准确以及处理速度缓慢等缺点。因此，通过三维激光扫描技术来解决这些问题成为了近年来的热点。激光扫描仪能直接获取景物的深度信息，方便快捷。此外，还能恢复出具有准确几何信息和照片真实感的三维模型。事实上，人类对于图像等感官视觉信息的理解能力要远强于对数字和文字等抽象信息的理解能力，所以将虚拟技术与重建技术相结合必定是大势所趋。关键词 大场景，三维激光扫描，点云模型，重建与仿真，Geomagic Studio，3Ds MAX,Unity3D
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
2 大场景制作 2
2.1 准备材料 2
2.2 制作沙盘模型 3
3 扫描场景 3
3.1 确定扫描方案 3
3.2 扫描建筑模型 4
3.3 扫描沙盘模型 4
4 处理点云模型 5
4.1 处理软件简介 5
4.2 对房屋点云模型进行处理 6
4.3 对亭子点云模型进行处理 7
4.4 对沙盘点云模型进行处理 9
5 模型深度处理 11
5.1 3Ds MAX 软件介绍 11
5.2 对房屋模型进行深度处理 11
5.3 对亭子模型进行深度处理 14
5.4 对沙盘模型进行深度处理 15
6 组合模型 18
7 对模型进行虚拟仿真 20
7.1 Unity3D软件简介 20
7.2 添加场景与人物 20
7.3 添加脚本实现运动 22
8 本次设计中环保与科技25
结论 26
致谢 27
参考文献 28 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录A 29
附录B 32
1 引言
课题研究的背景及意义
三维激光扫描简介
三维激光扫描技术可以完成对实际场景复刻，是一次巨大的技术革命。该技术可以为计算机提供物体表面的众多的点的数据。这些点的精度较高，并且使用该技术，对这些点的获取效率很高。该技术主要利用了激光来测量距离的原理，通过记录物体表面的点，快速描绘出物体的三维模型，包括点、线、面等。该技术在数字校园或者城市，工业产品设计，文物遗产保护等很多方面都有尝试和应用。三维激光扫描仪根据载体形式不同，主要可分为手持、车载、机载等。
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图 1 车载激光扫描仪组成
1.1.2 点云模型简介
在逆向工程中利用扫描仪器获取到对象表面的点的集合，该集合可被称为点云。点云可分为稀疏点云和密集点云。如果各点之间距离较大，则该点集合为稀疏点云。如果各点之间的距离较小，则为密集点云。激光点云就是典型的密集点云，这些点带有位置信息。点云文件格式主要有*.stl、*.xyz、*.asc等。
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图 2 激光点云
1.1.3 3D建模简介
3D建模就是使用三维制作软件通过计算机的虚拟三维空间以制作出具有三维数据的三维模型。现今运用到的3D建模软件主要分为CAD和CAID两类。其中CAD类主要是一些常见的工程建模软件，如Pro/E、Solidworks、UG、3Ds MAX等。CAID类的代表性软件有Alias Studio和Rhino。这类软件主要用来进行外观设计。
1.1.4 三维扫描的发展
这几年来，三维激光扫描技术已经日渐成熟，扫描仪也逐渐完成了商业化进程。其扫描方式也从固定发展到了移动，如车载激光扫描仪。缺少真实感，数据不准确等缺点是传统三维建模存在的问题。现在，三维扫描的出现成了解决这些问题的关键。激光扫描仪可方便快速的获取深度及位置信息。此外，还能展现出具有接近照片级真实感且位置信息准确的的模型。利用这些模型可以完成场景虚拟漫游或者场景可视化的功能。
2 大场景制作
2.1 准备材料
购买雪弗板60cm*120cm*0.9cm，黄绿色草皮纸33cm*100cm，铁丝树若干，水纹纸一张，草粉一袋，四角凉亭一座，白乳胶若干，U型胶一管，房子模型一幢。
2.2 制作沙盘模型
利用记号笔在雪弗板上 划分草坪、道路、水池等区域。将草皮按照区域形状进行裁剪，裁剪完成后利用双面胶将草皮固定在雪弗板上相应位置。再将水纹纸按照水池形状裁剪，利用双面胶粘贴到对应位置。在草坪空缺处将白乳胶均匀涂抹在雪弗板上，再将草粉均匀铺洒在相应区域。在房子和亭子模型底端粘贴双面胶使其固定在雪弗板相应位置。利用螺丝刀和自攻螺丝在雪弗板上钻取深度合适的孔，再将铁丝树底端涂抹些许U型胶后插入对应的孔中。此时沙盘制作基本完成。
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图3粘贴材料 图 4 植入铁丝树
3 扫描场景
3.1 确定扫描方案
由于场景比较复杂扫描数据量将会非常大，现有设备并不能够处理这么大的数据量。所以决定将房子和亭子从雪弗板上拆分下来，单独进行扫描，以减小数据量方便后期处理，最后通过软件将其合成。
3.2 扫描建筑模型
本次课题将会采用HANDYSCAN 700激光扫描仪进行扫描，该扫描仪是由加拿大的Creaform公司制造。该设备配置Vxelements数据处理软件，与同类扫描仪相比，其在扫描速度和便携性等方面优势明显。改设备主要参数如下：最高精度为0.030mm，体积精度为0.020mm+0.015mm/m，分辨率大小为0.050mm，扫描区域大小为275mm*250mm，部件尺寸范围（建议）为0.14m，光源为7束交叉激光线，激光类别为2M（人眼安全）。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
2 大场景制作 2
2.1 准备材料 2
2.2 制作沙盘模型 3
3 扫描场景 3
3.1 确定扫描方案 3
3.2 扫描建筑模型 4
3.3 扫描沙盘模型 4
4 处理点云模型 5
4.1 处理软件简介 5
4.2 对房屋点云模型进行处理 6
4.3 对亭子点云模型进行处理 7
4.4 对沙盘点云模型进行处理 9
5 模型深度处理 11
5.1 3Ds MAX 软件介绍 11
5.2 对房屋模型进行深度处理 11
5.3 对亭子模型进行深度处理 14
5.4 对沙盘模型进行深度处理 15
6 组合模型 18
7 对模型进行虚拟仿真 20
7.1 Unity3D软件简介 20
7.2 添加场景与人物 20
7.3 添加脚本实现运动 22
8 本次设计中环保与科技25
结论 26
致谢 27
参考文献 28 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
附录A 29
附录B 32
1 引言
课题研究的背景及意义
三维激光扫描简介
三维激光扫描技术可以完成对实际场景复刻，是一次巨大的技术革命。该技术可以为计算机提供物体表面的众多的点的数据。这些点的精度较高，并且使用该技术，对这些点的获取效率很高。该技术主要利用了激光来测量距离的原理，通过记录物体表面的点，快速描绘出物体的三维模型，包括点、线、面等。该技术在数字校园或者城市，工业产品设计，文物遗产保护等很多方面都有尝试和应用。三维激光扫描仪根据载体形式不同，主要可分为手持、车载、机载等。
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图 1 车载激光扫描仪组成
1.1.2 点云模型简介
在逆向工程中利用扫描仪器获取到对象表面的点的集合，该集合可被称为点云。点云可分为稀疏点云和密集点云。如果各点之间距离较大，则该点集合为稀疏点云。如果各点之间的距离较小，则为密集点云。激光点云就是典型的密集点云，这些点带有位置信息。点云文件格式主要有*.stl、*.xyz、*.asc等。
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图 2 激光点云
1.1.3 3D建模简介
3D建模就是使用三维制作软件通过计算机的虚拟三维空间以制作出具有三维数据的三维模型。现今运用到的3D建模软件主要分为CAD和CAID两类。其中CAD类主要是一些常见的工程建模软件，如Pro/E、Solidworks、UG、3Ds MAX等。CAID类的代表性软件有Alias Studio和Rhino。这类软件主要用来进行外观设计。
1.1.4 三维扫描的发展
这几年来，三维激光扫描技术已经日渐成熟，扫描仪也逐渐完成了商业化进程。其扫描方式也从固定发展到了移动，如车载激光扫描仪。缺少真实感，数据不准确等缺点是传统三维建模存在的问题。现在，三维扫描的出现成了解决这些问题的关键。激光扫描仪可方便快速的获取深度及位置信息。此外，还能展现出具有接近照片级真实感且位置信息准确的的模型。利用这些模型可以完成场景虚拟漫游或者场景可视化的功能。
2 大场景制作
2.1 准备材料
购买雪弗板60cm*120cm*0.9cm，黄绿色草皮纸33cm*100cm，铁丝树若干，水纹纸一张，草粉一袋，四角凉亭一座，白乳胶若干，U型胶一管，房子模型一幢。
2.2 制作沙盘模型
利用记号笔在雪弗板上 划分草坪、道路、水池等区域。将草皮按照区域形状进行裁剪，裁剪完成后利用双面胶将草皮固定在雪弗板上相应位置。再将水纹纸按照水池形状裁剪，利用双面胶粘贴到对应位置。在草坪空缺处将白乳胶均匀涂抹在雪弗板上，再将草粉均匀铺洒在相应区域。在房子和亭子模型底端粘贴双面胶使其固定在雪弗板相应位置。利用螺丝刀和自攻螺丝在雪弗板上钻取深度合适的孔，再将铁丝树底端涂抹些许U型胶后插入对应的孔中。此时沙盘制作基本完成。
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图3粘贴材料 图 4 植入铁丝树
3 扫描场景
3.1 确定扫描方案
由于场景比较复杂扫描数据量将会非常大，现有设备并不能够处理这么大的数据量。所以决定将房子和亭子从雪弗板上拆分下来，单独进行扫描，以减小数据量方便后期处理，最后通过软件将其合成。
3.2 扫描建筑模型
本次课题将会采用HANDYSCAN 700激光扫描仪进行扫描，该扫描仪是由加拿大的Creaform公司制造。该设备配置Vxelements数据处理软件，与同类扫描仪相比，其在扫描速度和便携性等方面优势明显。改设备主要参数如下：最高精度为0.030mm，体积精度为0.020mm+0.015mm/m，分辨率大小为0.050mm，扫描区域大小为275mm*250mm，部件尺寸范围（建议）为0.14m，光源为7束交叉激光线，激光类别为2M（人眼安全）。
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