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三维建模技术研究（黑体 小三 ） 作者名 学号（宋体 五号） (**大学**学院*班 上海 201800) (宋体 五号 整体缩进2字,摘要二字黑体)摘 要：对目前各种三维建模技术进行了比较全面的介绍和综述，并进行了有效的比较研究，主要涉及数据建模和过程建模。同时结合对项目的研究，指出了需要解决的重点技术问题 ，使建模理论比较系统化，方便研究人员针对自己情况选择有效的建模方式。 关键词：虚拟现实；三维建模；综述 中图分类号：TP391 文献标识码：A 1 引言(正文 宋体 小四) 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR），是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。 在虚拟现实中，对现实三维物体进行建模是重要的技术。所谓建模，就是利用真实物体的几何特性或各种特征，利用其点、线、面或图像将其在计算机上显示出来，并达到与真实物体相似的感观效果。目前的建模方式比较多，本文对各种建模方式进行了综述，并指出各种方式的不足，以方便研究人员针对各自情况选择有效方式。本文所涉及的主要建模方式有：实体建模、特征建模、分形建模、有限元建模、散乱点建模、物理建模、图形建模、图像建模、混合建模等。建模可分为数据建模和过程建模。 2 数据建模 数据建模可分为连续建模和离散建模两种形式。 2.1 连续建模 连续建模主要用于机械制造中非流形体的建模，用于建立曲线、曲面。主要形式有：1、线框表示 ；2、表面表示；3、实体表示；4、特征表示：(1)空间分割表示；(2)sweep表示；(3)边界表示；(4)构造实体几何表示；5、有限元分析。下面主要介绍有限元特征建模。 目前，特征造型系统与有限元分析系统的集成研究受到学者和研究人员的很大重视[1,2]。（引文要用上标）面向有限元分析的特征建模技术主要有两个方面，即几何造型技术和非几何建模技术。面向有限元分析的特征几何造型技术主要是非流形几何造型技术;而面向有限元分析的特征非几何建模技术主要是指与有限元分析相关的材料、载荷、边界条件等非几何信息在特征造型系统中的表示和操作。目前，实用化的基于非流形的几何造型系统有Spatial Technology公司的ACIS系统和清华大学的GEMS4.0系统,这两种几何造型系统所采用的非流形形体表示方法都是放射边数据结构的变形,共同特点是实现了线框、表面、实体和自由曲面模型的统一。 2.2 离散建模 主要有四点法；散乱点数据(点云)法；插值法。 其中利用散乱点法和插值法进行曲面重建是国际上的研究热点之一，它主要是随着三维测量工具发展而发展起来的。1992年Hoppe等人将散乱点曲面重建问题(Surface Recon-struction from Unorganized Points)概括为:输入未知曲面F的采样点坐标集(即空间散乱数据集),输出F的网格表达[3]。对于重建的曲面,评价标准是:在拓扑上是否与F具有相同结构;表面上点的位置和曲面法向量的误差是否在允许的范围之内。其中前者的重要性要高于后者。 最近十几年来,人们提出了很多曲面重建算法,根据重建的曲面是否通过原始数据点,可划分为两类: 一类的主要思想是近似。其中1992年及1994年Hoppe提出的分片线性和分片光滑的曲面模型[3,4]最具代表性;另一类的主要思想是基于计算几何中的Voronoi图和Delaunay三角剖分。通过计算找到数据点的拓扑连接(即三角形网格),此类算法的代表有Edelsbrunner和Mucke在1994年提出的基于凸壳的三维曲面重建算法(α-shape)[5],以及1998年Amenta等人提出的Crust算法[6]。相对其他算法而言,Crust算法思想直接、简单,尤其是与前一类算法相比,重建效果精细。但是,Crust算法对数据的采样密度具有一定的要求,计算量太大。不过因为当前的硬件技术发展很快,人们已经可以得到密度和精度都很高的采样数据,而计算速度太慢才是它在实际应用上的主要障碍,就目前处理器的运算速度来看,Crust算法在处理几万个点的数据时效果不错,但是当点的数目达到十万以上时,它就难以胜任了。 3 过程建模 主要方式：分形建模；图像建模；图形建模；混合建模。 3.1 分形建模 主要方式有细片、破碎、分数。 分形建模是基于分形几何理论，而分形理论是非线性科学的生长之一。分形几何为表示自然物体和景物提供了有效的手段,并在纹理分割、图像压缩、自然景物绘制和识别等领域得到了应用。分形建模是Alain Fournier,Don Fusse