【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(xì)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?fù)浣Y(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(jìn)行的，具有適應(yīng)性好、構(gòu)造靈活等優(yōu)點(diǎn)，在曲面重建過程中無需對(duì)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面擬合，可對(duì)選擇的區(qū)域進(jìn)行局部曲面構(gòu)建，在無序散亂點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)不兼容，無法和正向CAD/CAM軟件實(shí)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(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)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(jiǎn)處理，增加了計(jì)算復(fù)雜度。同時(shí)，三角Bezier曲面還存在難以修改和可控性差等缺點(diǎn)，限制了它在實(shí)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義為工業(yè)產(chǎn)品幾何形狀描述的唯一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)方法，它能準(zhǔn)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(jiǎn)潔等特點(diǎn)?？梢宰龀龈鞣N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(shí)驗(yàn)采用基于光柵投影的NURBS曲面重建技術(shù)進(jìn)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(dāng)中都支持這種建模方式。NURBS通過數(shù)學(xué)表達(dá)式來構(gòu)建被測(cè)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(shí)物造型。NURBS數(shù)學(xué)表達(dá)式是一種復(fù)合體，應(yīng)用對(duì)象主要是由復(fù)雜曲面組成的實(shí)物，如飛機(jī)、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(diǎn)云點(diǎn)云除噪合并、封裝三角面片編輯松弛、平滑處理探測(cè)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(gè)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(diǎn)云的拓?fù)溥B接關(guān)系，實(shí)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(zhǔn)備。對(duì)第二步生成的四邊形網(wǎng)格模型進(jìn)行NURBS曲面重建。這一步包括數(shù)據(jù)點(diǎn)的參數(shù)化、確定節(jié)點(diǎn)矢量及曲面擬合等。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)NURBS曲面進(jìn)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(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過選擇體外孤點(diǎn)命令刪除體外孤點(diǎn)，通過減少噪音命令刪除噪聲點(diǎn)。然后利用封裝功能將面部散亂點(diǎn)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(duì)面部三維點(diǎn)云進(jìn)行三角化所得到的三角面片，共包含653030個(gè)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(gè)孔洞為例點(diǎn)擊菜單欄多邊形，選擇填充孔選項(xiàng)。選擇填充，選定文物杯側(cè)面的孔洞，確定即可 孔洞修補(bǔ)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(jìn)行的，即最終曲面成形階段(Shape Phase)。此階段主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分塊與曲面構(gòu)造功能。首先通過檢測(cè)曲率（Detect Curvature）功能檢測(cè)面部曲率，根據(jù)計(jì)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(dòng)生成四邊形網(wǎng)格。由于自動(dòng)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(dāng)調(diào)整的面部四邊形網(wǎng)格，共有四邊形網(wǎng)格134個(gè)。 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(gè)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(gè)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(gè)四邊形網(wǎng)格自動(dòng)生成G1連續(xù)的曲面片，此處設(shè)定最大控制點(diǎn)數(shù)為18個(gè)?？偨Y(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(xué)中的應(yīng)用展開研究，以實(shí)驗(yàn)室臉譜文物杯為研究對(duì)象，通過實(shí)驗(yàn)和軟件處理，最終完成實(shí)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(diǎn)云的處理、點(diǎn)云可視化及其在三維文物數(shù)字化與可視化方面的運(yùn)用,在理論和軟件運(yùn)用方面進(jìn)行了探討。，三維物體測(cè)量在考古學(xué)中的意義及應(yīng)用前景。,初步研究點(diǎn)云中噪聲點(diǎn)的去除,闡述了拼接技術(shù)的算法與過程。本文詳細(xì)介紹了論文試驗(yàn)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(jiǎn)化與模型重構(gòu)的理論。運(yùn)用3D掃描儀對(duì)考古文物杯進(jìn)行掃描,運(yùn)用CloudForm軟件進(jìn)行拼接,運(yùn)用Geomagic軟件進(jìn)行可視化處理,本文記錄了實(shí)驗(yàn)的過程。,理論聯(lián)系實(shí)際,對(duì)三維物體數(shù)字化與可視化技術(shù)在考古學(xué)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(xué)中有著很好的應(yīng)用前景，隨著三維測(cè)量技術(shù)在考古學(xué)中的發(fā)展，對(duì)考古文物的曲面精度和三維測(cè)量效率提出了更高的要求。本文的研究?jī)H僅是三維檢測(cè)與逆向工程在考古學(xué)應(yīng)用中很小的一部分，還有很多相關(guān)的工作有待進(jìn)一步展開。1．在采用標(biāo)志點(diǎn)的點(diǎn)云拼接中，分析標(biāo)志點(diǎn)的形狀、大小和分布對(duì)拼接精度的影響，重點(diǎn)研究一些考古中大型文物的點(diǎn)云自動(dòng)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(diǎn)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(duì)點(diǎn)云進(jìn)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?jī)?nèi)容。3．通過細(xì)化光柵來提高光柵投影三維測(cè)量的精度。將會(huì)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(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 吳祿慎，[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2004,25(4)：6268.[2] 張愛武,孫衛(wèi)東,葛成輝,李風(fēng)亭. 室外大型場(chǎng)景多機(jī)位三維數(shù)據(jù)全局快速配準(zhǔn)[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(cè)量進(jìn)行安丙家族墓文物考古測(cè)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(jì)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，200l.[5] 張愛武, 孫衛(wèi)東, 李風(fēng)亭. 基于激光掃描數(shù)據(jù)的室外場(chǎng)景表面重建方法[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2005, 17(2): 384391.[6] 劉軍, 耿國(guó)華. 的考古遺址空間信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì), 2009, 30(24): 410.[7]呂漢明，[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào),2008,38(1)：158162.[8][D]..[9]張曦 .人臉檢測(cè)與應(yīng)用研究[D].南昌大學(xué)碩士學(xué)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(xué)碩士學(xué)位論文，2011 [11][J].人類學(xué)學(xué)報(bào)，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(dǎo)下完成的。吳老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，高度的責(zé)任心和細(xì)致的科研態(tài)度使學(xué)生終生受益。從論文課題的選擇到研究方法、研究方案和實(shí)驗(yàn)以及后面論文的撰寫都得到了吳老師的悉心指導(dǎo)和批改。在這三個(gè)月的課題研究和論文撰寫中，在學(xué)習(xí)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(shí)特別感謝在南昌大學(xué)求學(xué)四年中曾經(jīng)培養(yǎng)和教導(dǎo)我的每一位老師及幫助我的同學(xué)們，是你們讓我在這四年中是學(xué)會(huì)了如何求學(xué)和為人。在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我將時(shí)始終銘記于心。謝謝你們！感謝幫助我的胡洪南、李澤等同學(xué)，感謝他們?cè)谖易霎厴I(yè)設(shè)計(jì)期間對(duì)我的無私幫助，感謝他們?cè)诿τ谧约汗ぷ鞯耐瑫r(shí)，對(duì)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(xué)業(yè)。以后我會(huì)用自己的努力，來回報(bào)他們。真誠(chéng)感謝所有關(guān)心、幫助和支持我的人！2013年06月0