【正文】 ：插值函數(shù)曲面法、超二次曲面法、B樣條曲面法、NURBS曲面法、Coons曲面法、三角Bezier曲面法、多邊形曲面法、體方法、細分曲面法、幾何模型法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和功能網(wǎng)絡(luò)法[7]。依據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)不同，自由曲面重建主要分為兩大類[7]。一是三角Bezier曲面為基礎(chǔ)的構(gòu)造方法，Bezier曲面擬合是在三邊域結(jié)構(gòu)上進行的，具有適應(yīng)性好、構(gòu)造靈活等優(yōu)點，在曲面重建過程中無需對整體點云數(shù)據(jù)進行曲面擬合，可對選擇的區(qū)域進行局部曲面構(gòu)建，在無序散亂點云數(shù)據(jù)的有序化和三角曲面構(gòu)建應(yīng)用廣泛，最適于表現(xiàn)具有復(fù)雜型面的不規(guī)則物體。但這種方法所構(gòu)建的曲面與產(chǎn)品描述標準不兼容，無法和正向CAD/CAM軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)銜接匹配，需要轉(zhuǎn)換為四邊界曲面而造成數(shù)據(jù)失真和丟失。并且通常對點云數(shù)據(jù)進行剖分所生成的三角形網(wǎng)格數(shù)目龐大，需要做網(wǎng)格精簡處理，增加了計算復(fù)雜度。同時，三角Bezier曲面還存在難以修改和可控性差等缺點，限制了它在實際曲面構(gòu)建上的應(yīng)用。另一種是NURBS（非均勻有理B樣條）曲面為基礎(chǔ)的四邊域曲面擬合方法，NURBS被國際標準化組織定義為工業(yè)產(chǎn)品幾何形狀描述的唯一標準數(shù)學方法，它能準確描述二次曲面和自由曲面，具有靈活性高、構(gòu)建統(tǒng)一和高效簡潔等特點。可以做出各種復(fù)雜的曲面造型和表現(xiàn)特殊的效果，如人的皮膚、面貌、鞋楦或流線型的跑車等。本課題實驗采用基于光柵投影的NURBS曲面重建技術(shù)進行CAD模型重建。NURBS是一種非常優(yōu)秀的建模方式，在正向三維造型軟件當中都支持這種建模方式。NURBS通過數(shù)學表達式來構(gòu)建被測曲面的幾何外形和表面形貌，相比傳統(tǒng)的網(wǎng)格擬合方式可更好地控制曲面的光滑度，從而構(gòu)建出更復(fù)雜、更具體的實物造型。NURBS數(shù)學表達式是一種復(fù)合體，應(yīng)用對象主要是由復(fù)雜曲面組成的實物，如飛機、汽車、船舶、工藝品、人體面部等。 NURBS曲面重建的基本流程圖如下所示：散亂點云點云除噪合并、封裝三角面片編輯松弛、平滑處理探測曲率構(gòu)造輪廓線四邊域網(wǎng)格NURBS曲面擬合構(gòu)造格柵 NURBS曲面重建具體主要包括以下幾個步驟：建立多邊形模型（通常是三角形網(wǎng)格）。這一過程的主要目的是確定 離散點云的拓撲連接關(guān)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有序化。建立四邊形域剖分模型。這一過程是將上一步建立的三角形網(wǎng)格模型分割或合并成一些四邊界結(jié)構(gòu)，為下一步擬合成連續(xù)曲面做準備。對第二步生成的四邊形網(wǎng)格模型進行NURBS曲面重建。這一步包括數(shù)據(jù)點的參數(shù)化、確定節(jié)點矢量及曲面擬合等。根據(jù)設(shè)計要求對NURBS曲面進行再處理。主要包括曲面拼接、曲面裁剪、曲面光順處理等。、三角形網(wǎng)格階段在Geomagic中打開經(jīng)過Cloudform軟件處理過的點云數(shù)據(jù)，通過選擇體外孤點命令刪除體外孤點，通過減少噪音命令刪除噪聲點。然后利用封裝功能將面部散亂點云剖分為三角網(wǎng)格，并擬合為三角面片。 studio 10中合并生成的三角形面片的三維圖。 studio 2010軟件對面部三維點云進行三角化所得到的三角面片，共包含653030個三角網(wǎng)格，但曲面存在較多三角孔洞。圖 5．多邊形階段孔洞填充 以文物杯側(cè)面的這個孔洞為例點擊菜單欄多邊形，選擇填充孔選項。選擇填充，選定文物杯側(cè)面的孔洞，確定即可 孔洞修補前 選定孔洞、曲面階段NURBS曲面重構(gòu)是在三角面片重構(gòu)的基礎(chǔ)上進行的，即最終曲面成形階段(Shape Phase)。此階段主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)分塊與曲面構(gòu)造功能。首先通過檢測曲率（Detect Curvature）功能檢測面部曲率，根據(jù)計算的曲率結(jié)果找出多邊形數(shù)據(jù)中的特征線(Contour Line)。在特征曲線的基礎(chǔ)上，利用創(chuàng)建面片功能。 文物杯三角面片曲面重構(gòu) 在多邊形數(shù)據(jù)上自動生成四邊形網(wǎng)格。由于自動生成的四邊形網(wǎng)格呈現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀，利用網(wǎng)格編輯功能將其排列成比較規(guī)則的網(wǎng)格面。 studio軟件生成并經(jīng)過適當調(diào)整的面部四邊形網(wǎng)格，共有四邊形網(wǎng)格134個。 文物杯四邊域網(wǎng)格然后利用創(chuàng)建柵線（Construct Grid）功能為每一個網(wǎng)格內(nèi)建立UV參數(shù)線，此處設(shè)定分辨率為20，即每個四邊形區(qū)域內(nèi)包含20條U參數(shù)線和20條V參數(shù)線，最后使用擬合曲面（Fit Surface）功能使得每一個四邊形網(wǎng)格自動生成G1連續(xù)的曲面片，此處設(shè)定最大控制點數(shù)為18個。總結(jié)與展望第六章 總結(jié)與展望本文工作圍繞三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學中的應(yīng)用展開研究，以實驗室臉譜文物杯為研究對象，通過實驗和軟件處理，最終完成實物的CAD模型重建。較為系統(tǒng)地研究了三維掃描技術(shù)、相位去包裹、圖像拼接技術(shù)、點云的處理、點云可視化及其在三維文物數(shù)字化與可視化方面的運用,在理論和軟件運用方面進行了探討。，三維物體測量在考古學中的意義及應(yīng)用前景。,初步研究點云中噪聲點的去除,闡述了拼接技術(shù)的算法與過程。本文詳細介紹了論文試驗所使用的軟件和硬件。,查閱了大量的相關(guān)資料,介紹了數(shù)據(jù)簡化與模型重構(gòu)的理論。運用3D掃描儀對考古文物杯進行掃描,運用CloudForm軟件進行拼接,運用Geomagic軟件進行可視化處理,本文記錄了實驗的過程。,理論聯(lián)系實際,對三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學中的應(yīng)用有一定的參考意義。 三維物體數(shù)字化技術(shù)與可視化技術(shù)在考古學中有著很好的應(yīng)用前景，隨著三維測量技術(shù)在考古學中的發(fā)展，對考古文物的曲面精度和三維測量效率提出了更高的要求。本文的研究僅僅是三維檢測與逆向工程在考古學應(yīng)用中很小的一部分，還有很多相關(guān)的工作有待進一步展開。1．在采用標志點的點云拼接中，分析標志點的形狀、大小和分布對拼接精度的影響，重點研究一些考古中大型文物的點云自動拼接技術(shù)。2．通過雙光柵結(jié)構(gòu)光掃描儀獲取文物三維點云數(shù)據(jù)，但由于有些文物具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和光照特性，且無規(guī)律性，采用逆向處理軟件Imageware對點云進行分塊以及后續(xù)的曲面擬合、曲面拼接處理獲取文物曲面，并分析曲面的誤差分布和光順特性是以后重要研究內(nèi)容。3．通過細化光柵來提高光柵投影三維測量的精度。將會提高光柵投影掃描的精度以及曲面重構(gòu)的精度參考文獻參考文獻[1] 吳祿慎，[J].工程圖學學報,2004,25(4)：6268.[2] 張愛武,孫衛(wèi)東,葛成輝,李風亭. 室外大型場景多機位三維數(shù)據(jù)全局快速配準[J ] . 高技術(shù)通訊,2004 ,14 (6) :6 10.[3] 丁軍,趙明澤. 陳祖軍. 利用近景攝影測量進行安丙家族墓文物考古測繪[J ] .工程勘察,2002 , (4) :54 56.[4] 摟順天．胡昌華．張 偉MATLAB系統(tǒng)分析與設(shè)計[M]．西安：西安電子科技大學出版社，200l.[5] 張愛武, 孫衛(wèi)東, 李風亭. 基于激光掃描數(shù)據(jù)的室外場景表面重建方法[J]. 系統(tǒng)仿真學報, 2005, 17(2): 384391.[6] 劉軍, 耿國華. 的考古遺址空間信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 計算機工程與設(shè)計, 2009, 30(24): 410.[7]呂漢明，[J].吉林大學學報,2008,38(1)：158162.[8][D]..[9]張曦 .人臉檢測與應(yīng)用研究[D].南昌大學碩士學位論文，2012.[10]龔根亮. 汽車模具CAD模型重建技術(shù)研究[D].南昌大學碩士學位論文，2011 [11][J].人類學學報，2000，19(4)：326一327.[12]WU Lushen，WU Peiming. A Fast Face Detection for Video Sequences[C]. International Conference on Intelligent HumanMachine Systems and Cybernetics,2010：116120 ..[13][D]..[14][D]..致謝致謝本課題論文是在吳祿慎教授的悉心指導下完成的。吳老師學識淵博、治學嚴謹，高度的責任心和細致的科研態(tài)度使學生終生受益。從論文課題的選擇到研究方法、研究方案和實驗以及后面論文的撰寫都得到了吳老師的悉心指導和批改。在這三個月的課題研究和論文撰寫中，在學習和生活上都得到了吳老師的關(guān)心和幫助，才使我順利完成論文。同時特別感謝在南昌大學求學四年中曾經(jīng)培養(yǎng)和教導我的每一位老師及幫助我的同學們，是你們讓我在這四年中是學會了如何求學和為人。在以后的學習和工作中，我將時始終銘記于心。謝謝你們！感謝幫助我的胡洪南、李澤等同學，感謝他們在我做畢業(yè)設(shè)計期間對我的無私幫助，感謝他們在忙于自己工作的同時，對我們隨叫隨到的貼心幫助。最后感謝在家鄉(xiāng)默默耕耘的父母，是他們勤勞的付出才能使我順利完成學業(yè)。以后我會用自己的努力，來回報他們。真誠感謝所有關(guān)心、幫助和支持我的人！2013年06月0