第一篇：三維立體掃描技術(shù)

三維立體掃描技術(shù)

曾經(jīng)看過(guò)一部好萊塢科幻大片《異形》中，有這樣的場(chǎng)景：在外星球上，勘探人員在進(jìn)入未知洞穴之前，先釋放一個(gè)可控制飛行狀態(tài)的球狀飛行器，飛入洞穴中，球狀飛行器機(jī)體上有一圈的激光發(fā)射器，發(fā)射激光照射到洞穴內(nèi)壁上，然后計(jì)算得知洞穴內(nèi)壁的輪廓數(shù)據(jù)，無(wú)線傳送至終端形成全息影像，供勘探隊(duì)員了解分析其中的輪廓，用來(lái)避免其中的未知的危險(xiǎn)。這其中就運(yùn)用到了三維立體掃描技術(shù)。

三維立體掃描技術(shù)是一種先進(jìn)的全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù)，通過(guò)測(cè)量空間物體表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，得到物體表面的點(diǎn)云信息，并轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以直接處理的三維模型，又稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”。該項(xiàng)技術(shù)是集光，機(jī)，電和計(jì)算機(jī)于一體的一項(xiàng)高新技術(shù)。此技術(shù)作為獲取空間數(shù)據(jù)的有效手段能夠快速的獲取反映客觀事物實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化，真實(shí)形態(tài)特性的信息。三維立體掃描儀就是針對(duì)三維信息領(lǐng)域的發(fā)展而研制開發(fā)的計(jì)算機(jī)輸入信息的前端設(shè)備，只需對(duì)任意實(shí)際物體進(jìn)行掃描就能在電腦上得到實(shí)物的三維圖像和物體的真實(shí)色彩。三維掃描儀分為兩大類：接觸式與非接觸式。接觸式有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，銑削測(cè)量機(jī)；非接觸式有激光掃描儀，照相式掃描儀，CT斷層掃描儀。

三維立體掃描技術(shù)的發(fā)展歷程：

第一代：

接觸式測(cè)量又成為機(jī)械測(cè)量，這是目前應(yīng)用為廣泛的自由曲面三維模型數(shù)字化的方法之一。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是接觸式測(cè)量?jī)x中的典型代表，它是以精密機(jī)械為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用了電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，光學(xué)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)測(cè)量傳感器的運(yùn)動(dòng)方式和觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生方式不同，一般將接觸式測(cè)量方法分為單點(diǎn)觸發(fā)式和連續(xù)掃描式兩種。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量傳感器的主要形式為各種不同直徑和形狀的探針，當(dāng)探針沿著被測(cè)物體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)表面的反作用力使得探針發(fā)生形變，這種形變觸發(fā)測(cè)量傳感器將測(cè)出的信號(hào)反饋給測(cè)量控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的處理得到所測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。其特點(diǎn)是：適用性強(qiáng)，精度高，不受物體光照和顏色的限制;適用于沒(méi)有復(fù)雜型腔，外形尺寸較為簡(jiǎn)單的實(shí)體測(cè)量；由于采用接觸式測(cè)量，可能會(huì)損傷探頭和被測(cè)物表面，也不能對(duì)軟質(zhì)物體進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)用范圍受限制，切測(cè)量前需要規(guī)劃測(cè)量路徑，測(cè)量速度慢，效率低；目前還需要人工干預(yù)，不可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)測(cè)量；接觸式測(cè)量的掃描路徑不可能遍及被測(cè)曲面的所有點(diǎn)，獲取的只是關(guān)鍵特征點(diǎn)，因而測(cè)量結(jié)果往往不能反映整個(gè)零件的形狀。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就是第一代三維立體掃描技術(shù)的典型代表，特點(diǎn)是逐點(diǎn)掃描，速度慢。

第二代：

第二代三維立體掃描技術(shù)的代表是三維激光掃描儀。二代技術(shù)的普遍特點(diǎn)逐線掃描，速度仍然比較慢。三維激光掃描儀是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的發(fā)展使得基于光學(xué)原理，以計(jì)算機(jī)圖像處理為主要手段的三維自由曲面非接觸式測(cè)量技術(shù)得到了快速的發(fā)展，各種各樣的新型測(cè)量方法不斷產(chǎn)生，它們具有非接觸，無(wú)損傷，高精度，高速度以及易于在計(jì)算機(jī)控制下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量等一系列的特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代三維面形測(cè)量的重要途徑和發(fā)展方向，而三維激光掃描儀在非接觸式掃描中占據(jù)著非常重要的角色。三維激光掃描儀按照掃描成像方式的不同，激光掃描儀可分為單點(diǎn)掃描儀，線列掃描儀和三維掃描儀。而按照工作不同原理來(lái)分類，可分為脈沖測(cè)距法和三角測(cè)量法。脈沖測(cè)距法：激光掃描儀是由激光發(fā)射體向物體在時(shí)間t1發(fā)送一束激光，由于物體表面可以反射激光，所以掃描儀的接收器在時(shí)間t2接收到反射激光，有光速C，時(shí)間t1,t2計(jì)算出掃描儀與物體之間的距離d=(t1-t2)c/2。用該方式測(cè)量近距離物體的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，所以相位法比較適合測(cè)量遠(yuǎn)距離物體，如地形掃描，但是不適合近景掃描。三角測(cè)量法：三角測(cè)量法的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被測(cè)物體表面，然后從另一角度對(duì)物體表面上的激光光斑進(jìn)行成像，物體表面激光照射點(diǎn)的位置高度不同，所接受散射或者反射光線的角度也不同，用CCD光電探測(cè)器測(cè)出光斑像的位置，就可以計(jì)算出主光線的角度。然后結(jié)合已知激光光源與CCD之間的基線長(zhǎng)度d，經(jīng)過(guò)三角形幾何關(guān)系推求出掃描儀與物體之間的距離L。三角測(cè)量法的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量距離大，抗干擾，測(cè)量點(diǎn)小，測(cè)量準(zhǔn)確度高。但是會(huì)受到光學(xué)元件本身的精度，環(huán)境溫度，激光束的光強(qiáng)和直徑大小以及被測(cè)物體的表面的特征因素的影響。

三維激光掃描儀的特點(diǎn)： 1，非接觸式測(cè)量

即對(duì)掃描目標(biāo)物體無(wú)需進(jìn)行任何的表面處理，直接采集物體表面的三維數(shù)據(jù)，可以用于解決危險(xiǎn)目標(biāo)，環(huán)境及人員難以企及的情況，具有傳統(tǒng)測(cè)量方式難以完成的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2，數(shù)據(jù)采樣率高

目前，采用脈沖激光或者時(shí)間激光的三維激光掃描儀采樣點(diǎn)速率可以達(dá)到數(shù)千點(diǎn)每秒，而采用相位激光方法測(cè)量的三維激光掃描儀甚至可以達(dá)到數(shù)十萬(wàn)點(diǎn)每秒。

3，主動(dòng)發(fā)射掃描光源

即激光，通過(guò)探測(cè)本身發(fā)射的激光回波信號(hào)來(lái)獲取目標(biāo)物體的數(shù)據(jù)信息，因此在掃描過(guò)程中不受掃描環(huán)境的時(shí)空約束進(jìn)行測(cè)量。

4，高分辨率，高精度

三維激光掃描技術(shù)可以快速，高精度的獲取海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以對(duì)掃描目標(biāo)進(jìn)行高密度的三維數(shù)據(jù)采集，從而達(dá)到高分辨率的目的。

5，數(shù)字化采集，兼容性好

三維激光掃描技術(shù)所采集的數(shù)據(jù)是直接獲取的數(shù)字信號(hào)，具有全數(shù)字特征，易于后期處理和輸出。能夠與其它常用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及共享。

6，可以與外置數(shù)碼相機(jī)，GPS系統(tǒng)配合使用

這些功能大大擴(kuò)展了三維激光掃描技術(shù)的使用范圍，使對(duì)信息的獲取更加全面，準(zhǔn)確。外置數(shù)碼相機(jī)，可增強(qiáng)彩色信息的采集；結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

第三代：

第三代掃描技術(shù)的典型代表是三維照相式掃描儀，具有面掃描和速度快的特點(diǎn)。三維光學(xué)掃描儀按照其原理分為兩類，一種是“照相式”，一種是“激光式”，兩者都是非接觸式，也就是說(shuō)，在掃描的時(shí)候，這兩種設(shè)備均不需要與被測(cè)物體接觸?！凹す馐健睊呙鑳x屬于較早的產(chǎn)品，由掃描儀發(fā)出一束激光光帶，光帶照射到被測(cè)物體上并在被測(cè)物體上移動(dòng)時(shí)，就可以采集出物體的實(shí)際形狀?！凹す馐健睊呙鑳x一般要配備關(guān)節(jié)臂.“照相式”掃描儀是針對(duì)工業(yè)產(chǎn)品涉及領(lǐng)域的新一代掃描儀，與傳統(tǒng)的激光掃描儀和三座標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)比較，其測(cè)量速度提高了數(shù)十倍。由于有效的控制了整合誤差，整體測(cè)量精度也大大提高。其采用可見光將特定的光柵條紋投影到測(cè)量工作表面，借助兩個(gè)高分辨率CCD數(shù)碼相機(jī)對(duì)光柵干涉條紋進(jìn)行拍照，利用光學(xué)拍照定位技術(shù)和光柵測(cè)量原理，可在極短時(shí)間內(nèi)獲得復(fù)雜工作表面的完整點(diǎn)云。其獨(dú)特的流動(dòng)式設(shè)計(jì)和不同視角點(diǎn)云的自動(dòng)拼合技術(shù)使掃描不需要借助于機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，掃描范圍可達(dá)12M，而掃描大型工件則變得高效、輕松和容易。其高質(zhì)量的完美掃描點(diǎn)云可用于汽車制造業(yè)中的產(chǎn)品開發(fā)、逆向工程、快速成型、質(zhì)量控制，甚至可實(shí)現(xiàn)直接加工。三維照相式掃描儀的工作原理：采用結(jié)構(gòu)光技術(shù)，相位測(cè)量技術(shù)，計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的三維非接觸式測(cè)量方式，測(cè)量時(shí)光柵裝置投射數(shù)幅特定編碼的結(jié)構(gòu)光線到待測(cè)物體上，成一定夾角的兩個(gè)或者多個(gè)攝像頭同步采得相應(yīng)圖像，然后對(duì)圖像進(jìn)行相位和解碼計(jì)算，并利用匹配技術(shù)，三角形測(cè)量原理，解算出兩個(gè)或者多個(gè)工業(yè)相機(jī)公共視場(chǎng)內(nèi)物體表面像素點(diǎn)的三維坐標(biāo)。其特點(diǎn)是一次測(cè)量一個(gè)面，掃描速度極快，數(shù)秒內(nèi)可得到100多萬(wàn)點(diǎn) 便攜，可搬到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，工件或測(cè)量頭可隨意調(diào)節(jié)成便于測(cè)量的姿勢(shì)，大景深（可達(dá)300~500mm)，測(cè)量范圍大，精度高，測(cè)量點(diǎn)分布非常規(guī)則，大型物體分塊測(cè)量、自動(dòng)拼合。

三維掃描技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：

國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀：

三維掃描技術(shù)國(guó)外起步較早，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。

1.1994年，M.levoy和他的小組利用三角原理的激光掃描儀和高分辨率的色彩圖像獲取并重建了Michelangelo的主要雕塑作品，并提出了一系列的相關(guān)技術(shù)。

2.1997年，加拿大NRC（National Research Council）的El-Hakim構(gòu)建了自己的硬件平臺(tái)，他們將激光掃描儀和CCD照相機(jī)固定在小車上，得到了一個(gè)數(shù)據(jù)采集和配準(zhǔn)系統(tǒng)DCR，并與1998年在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景的三維建模系統(tǒng)； 3.2001年，Y.YU等人在對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景建模的同時(shí)，將場(chǎng)景的一些實(shí)物提取出來(lái)，并對(duì)物體的三維模型提供了編輯和一定功能；

4.2002年，I.Stamos和P.K.Allen實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能同時(shí)獲得室外大型建筑的深度圖像和彩色圖像，并最終會(huì)付出建筑物具有照片真實(shí)感的三維模型； 5.除此之外，F(xiàn)ruh等人使用2D激光掃描儀、數(shù)碼照相機(jī)并同時(shí)借助航空?qǐng)D像和航空激光掃描數(shù)據(jù)恢復(fù)了建筑物屋頂帶有色彩的集合模型，得到了更為完整的街區(qū)三維模型。

國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀：

國(guó)內(nèi)對(duì)于三維激光掃描重建技術(shù)的研究齊步比較晚，但是也在部分領(lǐng)域取得一定的成果。自2000年起至今，北京大學(xué)的三維視覺(jué)與機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室使用具有不同掃描特性的激光掃描儀、全方位攝像系統(tǒng)與高分辨率照相機(jī)完成了建模對(duì)象幾何與紋理的采集并通過(guò)這些數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與無(wú)縫拼接完成了三維物體模型的建立；2005年，首都師范大學(xué)三維空間信息獲取與地學(xué)應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室給出了一種基于激光掃描數(shù)據(jù)的室外場(chǎng)景表面重建方法，該方法可以完成建筑物單一表面的重建。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于三維激光掃描技術(shù)的研究均受到復(fù)雜場(chǎng)景的幾何結(jié)構(gòu)、未知物體表面反射特性、變化的光照條件、復(fù)雜的地形以及不規(guī)則的未知遮擋物等限制，因此如何快速而又精確的掃描出復(fù)雜的三維物體仍是研究該技術(shù)的關(guān)鍵。

三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用：

三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用面非常寬廣。在諸多領(lǐng)域如：逆向工程、數(shù)據(jù)可視化、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境、數(shù)字文物、數(shù)字博物館、數(shù)字考古、地形勘測(cè)、犯罪現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、數(shù)字城市、城市規(guī)劃、數(shù)字娛樂(lè)(游戲、動(dòng)畫、電影)等，均有廣泛的應(yīng)用。

（一）逆向工程

一、產(chǎn)生的背景

逆向工程思想是二戰(zhàn)之后提出來(lái)的，進(jìn)入九十年代，該技術(shù)引起了各國(guó)工業(yè)界的高度重視。作為一門比較新的技術(shù)，憑借其有效的縮短產(chǎn)品開發(fā)周期的特性和強(qiáng)大的成本優(yōu)勢(shì)，已逐漸被個(gè)領(lǐng)域所接受和推廣。由于它和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式相比所具有的多方面優(yōu)勢(shì)，在汽車、沖壓模具、注塑模具、航空等領(lǐng)域逐漸成為了產(chǎn)品開發(fā)的主流方法。

二、逆向工程的定義

逆向工程(Reverse Engineering，簡(jiǎn)稱RE),也稱反求工程，反向工程。起源于精密測(cè)量和質(zhì)量檢驗(yàn)，它是設(shè)計(jì)下游向設(shè)計(jì)上游反饋信息的回路。在一般工程技術(shù)人員的概念中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)“從無(wú)到有”的過(guò)程，即設(shè)計(jì)人員首先根據(jù)用戶給定的性能要求確定方案，構(gòu)思產(chǎn)品的整體外形和結(jié)構(gòu)，然后確定大致的技術(shù)參數(shù)，再通過(guò)各種軟件繪制產(chǎn)品的二維或三維CAD模型，最終將這個(gè)模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，從而完成整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造周期。我們稱這樣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程為“正向設(shè)計(jì)”過(guò)程，它是由未知到已知，由想象到現(xiàn)實(shí)的過(guò)程。逆向工程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程剛好與此相反，是一個(gè)“從有到無(wú)”的過(guò)程。首先從己有的實(shí)物或產(chǎn)品樣件出發(fā)，通過(guò)先進(jìn)的數(shù)字測(cè)量手段反向獲取產(chǎn)品的外形數(shù)據(jù)，然后利用各種造型軟件由點(diǎn)云數(shù)據(jù)重構(gòu)出該產(chǎn)品的CAD模型，經(jīng)過(guò)不斷的修改后，形成圖紙或可快速成形制造的CAD模型，最后轉(zhuǎn)入加工制造或快速成形過(guò)程。逆向工程是對(duì)己有產(chǎn)品進(jìn)行分析、改進(jìn)和再創(chuàng)造的過(guò)程，是對(duì)已有設(shè)計(jì)的再設(shè)計(jì)。逆向工程的實(shí)施過(guò)程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過(guò)程，是從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到常規(guī)CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)用的多系統(tǒng)的融合過(guò)程。

三、逆向工程的應(yīng)用

① 飛機(jī)、汽車、摩托車、家用電器等產(chǎn)品開發(fā)，在產(chǎn)品的空氣動(dòng)力學(xué)性能和美學(xué)設(shè)計(jì)顯得特別重要的領(lǐng)域。

② 由于工藝、美觀、使用效果等方面的原因，經(jīng)常要對(duì)已有的構(gòu)件做局部修改的領(lǐng)域。

③ 在缺乏二維設(shè)計(jì)圖樣或原始設(shè)計(jì)參數(shù)情況下，需要將實(shí)物零件轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)表達(dá)的產(chǎn)品數(shù)字化模型，以便充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)輔助分析（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

④ 某些大型設(shè)備，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、氣輪機(jī)組等，經(jīng)常因?yàn)槟骋涣慵膿p壞而導(dǎo)致整機(jī)停止運(yùn)行。通過(guò)逆向工程技術(shù)，可以快速生產(chǎn)這些零部件的替代零件，從而提高設(shè)備的利用率并延長(zhǎng)使用受命。

⑤ 一些特殊領(lǐng)域，如藝術(shù)品、考古文物的復(fù)制、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中人體骨骼及關(guān)節(jié)等的復(fù)制、假肢制造等。

四、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)的科研領(lǐng)域里，上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、華中理工大學(xué)、廣東省機(jī)械研究所、天津大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)都對(duì)逆向工程技術(shù)進(jìn)行了深入地研究。國(guó)內(nèi)的一些專家學(xué)者對(duì)于逆向工程及形位誤差檢測(cè)的理論與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了深入細(xì)致地探討，研究了測(cè)量過(guò)程中測(cè)點(diǎn)的自適應(yīng)分布、測(cè)量路徑的優(yōu)化；提出了基于點(diǎn)的ICP算法，解決了逆向工程中任意多視點(diǎn)云的拼合問(wèn)題；提出了基于最小二乘法、牛頓迭代法和遺傳算法等來(lái)解決檢測(cè)問(wèn)題中的采樣測(cè)量點(diǎn)與設(shè)計(jì)模型的匹配問(wèn)題；針對(duì)有序離散點(diǎn)，提出了二次的曲面重構(gòu)方法；結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異同，介紹了各種計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，并且指出它們?cè)诠こ讨懈髯缘倪m用范圍。

逆向工程測(cè)量規(guī)劃與重建技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究，在國(guó)外已形成一定規(guī)模，并具有相當(dāng)?shù)纳疃取Ｒ恍┲匾膰?guó)際與國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)會(huì)議都將逆向工程及相關(guān)技術(shù)討論作為一個(gè)重要的會(huì)議專題。

1998年全球反求工程技術(shù)系統(tǒng)加工中心達(dá)到331個(gè)，擁有快速成型機(jī)660臺(tái)套，同時(shí)有27個(gè)快速成型設(shè)備制造公司，12個(gè)大的材料供應(yīng)商，15個(gè)專業(yè)軟件公司，再加上從事該項(xiàng)目的51個(gè)教育和科研機(jī)構(gòu)以及227個(gè)提供贊助的基金會(huì)以及大量的激光設(shè)備應(yīng)用者和真空鑄造機(jī)制造者，形成了一個(gè)強(qiáng)大的集成體。在經(jīng)過(guò)了初期50%的高速增長(zhǎng)后，世界快速制造業(yè)正步入穩(wěn)定增長(zhǎng)期，年增長(zhǎng)率保持在17%左右

目前與逆向工程相關(guān)的主流軟件有：

美國(guó)Imageware公司的Surfacer；

美國(guó)Raindrop Geomagic公司的Geomagic Studio；

DELCAM公司的 CopyCAD；

韓國(guó)INUS Technology公司的 Rapidform；

PTC公司的ICEMSurf。

五、逆向工程的發(fā)展趨勢(shì) 1)發(fā)展面向逆向工程的專用測(cè)量系統(tǒng)，使之能高速、高精度地實(shí)現(xiàn)實(shí)物數(shù)字化，并能根據(jù)樣件幾何形狀和后續(xù)應(yīng)用選擇測(cè)量方式及路徑，能進(jìn)行路徑規(guī)劃和自動(dòng)測(cè)量。

2)研究適應(yīng)不同的測(cè)量方法和后續(xù)用途的離散數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)。3)擬合曲面應(yīng)能控制曲面的光順性和進(jìn)行光滑拼接

4)有效的特征識(shí)別和考慮約束的模型重建以及復(fù)雜組合曲面的識(shí)別和重建方法。5)發(fā)展基于集成的逆向工程技術(shù)，包括測(cè)量技術(shù)、基于特征和集成的模型重建技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化制造技術(shù)等。

逆向工程與一般的設(shè)計(jì)制造過(guò)程相反，是先有實(shí)物后有模型。比如，現(xiàn)在需要快速而精確的復(fù)制一個(gè)機(jī)械零件。首先通過(guò)三維激光掃描，獲取其表面點(diǎn)云的三維數(shù)據(jù)信息，并由此信息在計(jì)算機(jī)中建立該物體的三維幾何模型，并對(duì)該模型進(jìn)行修正改進(jìn)，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品。當(dāng)需要對(duì)零件設(shè)計(jì)進(jìn)行修改的時(shí)候，只需對(duì)計(jì)算機(jī)中已經(jīng)建立的三維模型進(jìn)行修改，就可以獲得同樣的效果，大大提高了工作效率，縮短了工期。

應(yīng)用范圍：量化實(shí)景對(duì)象、三維信息采集、逆向三維重構(gòu)、逆向三維建模、空間數(shù)據(jù)反求、對(duì)象逆程設(shè)計(jì)、預(yù)研仿研仿制、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、正向工程反證、逆向工程實(shí)施、概念設(shè)計(jì)仿真、逆向制圖還原、結(jié)構(gòu)特性分析、試驗(yàn)工程仿真、后數(shù)據(jù)測(cè)量、目標(biāo)形變監(jiān)測(cè)、電腦模擬實(shí)戰(zhàn)、環(huán)境適應(yīng)仿真、工程力學(xué)分析、對(duì)抗模擬推演、企業(yè)無(wú)紙操作、虛擬設(shè)計(jì)制造、科目效果測(cè)試、整合三維資源、創(chuàng)建三維流程、工裝工藝規(guī)劃、改進(jìn)改造工程、歷史資源修復(fù)、任務(wù)方案優(yōu)化、對(duì)象加載仿真、設(shè)施維護(hù)維修等。

（二）測(cè)繪，檢測(cè)技術(shù) 20 世紀(jì) 90 年代，隨著三維激光掃描測(cè)量裝置在精度、速度、易操作性、輕便、抗干擾能力等性能方面的提升及價(jià)格的逐步下降，它在測(cè)繪、檢測(cè)領(lǐng)域成為研究的熱點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，逐步成為快速獲取空間實(shí)體三維模型的主要方式之一。

（三）VRML

VRML 是虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言（Virtual Reality Modeling Language）的簡(jiǎn)稱，本質(zhì)上是一種面向 web，面向?qū)ο蟮娜S造型語(yǔ)言，而且它是一種解釋性語(yǔ)言。VRML 的對(duì)象稱為結(jié)點(diǎn)，子結(jié)點(diǎn)的集合可以構(gòu)成復(fù)雜的景物。結(jié)點(diǎn)可以通過(guò)實(shí)例得到復(fù)用，對(duì)它們賦以名字，進(jìn)行定義后，即可建立動(dòng)態(tài)的 VR（虛擬世界）?，F(xiàn)在流行于 Internet 的 VRML 技術(shù)如果沒(méi)有足夠的三維彩色模型，也只能是無(wú)米之炊，而三維掃描技術(shù)可提供這些系統(tǒng)所需要的大量的、與現(xiàn)實(shí)世界完全一致的三維模型數(shù)據(jù)。銷售商可以利用三維掃描儀和 VRML 技術(shù)，將商品的三維彩色模型放在網(wǎng)頁(yè)上，使顧客通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)商品進(jìn)行直觀的、交互式的瀏覽。想象一下，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的在網(wǎng)絡(luò)上挑選衣服的時(shí)候，用戶可以下載商品的三維模型，并“試穿”到自己的三維模型上，這樣就可以足不出戶的挑選最適合自己的衣服，商家也可以通過(guò)這種方式為客戶提供個(gè)性化的服務(wù)。當(dāng)然這一切的前提是，客戶和商家都用三維激光掃描儀掃描了自身和貨品，并通過(guò) VRML 建立了三維模型。

（四）文物保護(hù)

對(duì)于文物保護(hù)，三維掃描技術(shù)能以不損傷物體的手段，獲得文物的外形尺寸和表面色彩、紋理，得到三維彩色拷貝。所記錄的信息完整全面，而不是像照片那樣僅僅是幾個(gè)側(cè)面的圖像，且利用這些信息構(gòu)建的模型便于長(zhǎng)期保存、復(fù)制、再現(xiàn)、傳輸、查閱和交流，使研究者能夠在不直接接觸文物的情況下，甚至在千里之外，對(duì)其進(jìn)行直觀的研究，這些都是傳統(tǒng)的照相等手段所無(wú)法比擬的。有了這些三維模型，也給文物復(fù)制帶來(lái)很大的便利。

目前，許多國(guó)家己將三維激光掃描技術(shù)用于文物保護(hù)工作。美國(guó)斯坦福大學(xué)利用三維掃描技術(shù)實(shí)施“數(shù)字化米開朗基羅”項(xiàng)目，計(jì)劃將文藝復(fù)興時(shí)期的這位意大利著名雕塑家的作品數(shù)字化。

歐洲的四家公司、三所大學(xué)、兩座博物館聯(lián)合實(shí)施 Archatour項(xiàng)目，其主要目標(biāo)是以三維數(shù)字技術(shù)改進(jìn)考古、旅游領(lǐng)域中的多媒體系統(tǒng)，而三維掃描重建是其中的關(guān)鍵一環(huán)。英國(guó)自然歷史博物館利用三維掃描儀對(duì)文物進(jìn)行掃描，將其立體色彩數(shù)字模型送到虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，建立了虛擬博物館，令參觀者猶如進(jìn)入了遠(yuǎn)古時(shí)代。2001年10月，加拿大保護(hù)中國(guó)文物基金會(huì)也向我國(guó)文物局捐贈(zèng)了一套Innovision公司生產(chǎn)的三維激光數(shù)字掃描儀，用于對(duì)正在建設(shè)的三峽水利工程的三峽庫(kù)區(qū)的古建筑、遺址和出土文物進(jìn)行立體掃描重建，大量記錄文物和考古現(xiàn)場(chǎng)

三維立體掃描技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)：

隨著光、機(jī)、電及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的進(jìn)步，三維激光掃描儀必將向著掃描速度更快、精度更高、更輕便攜帶的方向發(fā)展。加之對(duì)所掃描對(duì)象沒(méi)有限制的特性，三維掃描儀必將被應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。

測(cè)控技術(shù)與儀器1101班

1503110110 陳浩

2013年12月5日

第二篇：三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

三維激光掃描儀應(yīng)用課程

實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

王林剛

寶雞文理學(xué)院

地理與環(huán)境學(xué)院

測(cè)繪工程實(shí)驗(yàn)室 2014年2月

一、基本信息

實(shí)驗(yàn)名稱：三維激光掃描儀應(yīng)用及數(shù)據(jù)建模實(shí)驗(yàn)課程 適用專業(yè)：測(cè)繪工程 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16學(xué)時(shí)

相關(guān)理論課程名稱：三維激光掃描儀應(yīng)用 開設(shè)系部：地理與環(huán)境學(xué)院

二、目的與任務(wù)

目的：通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握三維激光掃描儀的操作方法和數(shù)據(jù)建模軟件的使用方法。任務(wù)：每個(gè)學(xué)生完成儀器操作及一站掃描數(shù)據(jù)的采集，完成至少兩站數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)，完成至少三個(gè)目標(biāo)的模型重構(gòu)，完成一個(gè)模型的紋理加載。

三、項(xiàng)目、要求與安排方式

1、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

實(shí)驗(yàn)一：三維激光掃描儀認(rèn)識(shí)與操作 實(shí)驗(yàn)二：點(diǎn)云模型的建立 實(shí)驗(yàn)三：三維模型重構(gòu) 實(shí)驗(yàn)四：三維仿真模型構(gòu)建

2、要求與安排方式

單班實(shí)驗(yàn)，掃描實(shí)驗(yàn)按班級(jí)人數(shù)進(jìn)行分組，共分為4組，每次實(shí)驗(yàn)一個(gè)組，掃描實(shí)驗(yàn)需要在野外場(chǎng)地進(jìn)行，后三個(gè)實(shí)驗(yàn)每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，單班一次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

四、綜合成績(jī)?cè)u(píng)定的方法

每次實(shí)驗(yàn)按100分制評(píng)定成績(jī)，記入實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)一

一、基本信息

實(shí)驗(yàn)名稱：三維激光掃描儀認(rèn)識(shí)與操作 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)類型：操作性實(shí)驗(yàn)

二、目的與任務(wù)

掌握三維激光掃描儀的操作方法和步驟，每個(gè)學(xué)生完成儀器操作及一站掃描數(shù)據(jù)的采集。

三、內(nèi)容、要求與安排方式

內(nèi)容：三維激光掃描儀操作與數(shù)據(jù)采集。要求：掌握操作方法與步驟。

安排方式：一臺(tái)掃描儀一個(gè)組，每組10個(gè)人，按人進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。

四、場(chǎng)地與設(shè)備

1、實(shí)踐場(chǎng)地 校園內(nèi)室外。

2、所用設(shè)備 三維激光掃描儀。

五、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定

1、考核內(nèi)容

操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、掃描數(shù)據(jù)

2、評(píng)定方法

三部分內(nèi)容各占三分之一。

實(shí)驗(yàn)二

一、基本信息

實(shí)驗(yàn)名稱：點(diǎn)云模型的建立 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)類型：操作性實(shí)驗(yàn)

二、目的與任務(wù)

掌握多幅距離影像的配準(zhǔn)方法，每個(gè)學(xué)生完成至少兩站數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)。

三、內(nèi)容、要求與安排方式

內(nèi)容：多幅距離影像配準(zhǔn)建立點(diǎn)云模型。要求：要求配準(zhǔn)精度達(dá)到1.5倍儀器標(biāo)稱精度。安排方式：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，教師事先安裝好相關(guān)軟件。

四、場(chǎng)地與設(shè)備

1、實(shí)踐場(chǎng)地 地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

2、所用設(shè)備

計(jì)算機(jī)、相關(guān)配準(zhǔn)軟件、A4幅面打印機(jī)。

3、消耗性器材 每人3張A4打印紙。

五、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定

1、考核內(nèi)容

操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、配準(zhǔn)結(jié)果

2、評(píng)定方法

三部分內(nèi)容各占三分之一。

實(shí)驗(yàn)三

一、基本信息

實(shí)驗(yàn)名稱：三維模型重構(gòu) 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)類型：操作性實(shí)驗(yàn)

二、目的與任務(wù)

掌握三維建模的方法，每人至少構(gòu)建一個(gè)目標(biāo)的實(shí)體模型

三、內(nèi)容、要求與安排方式

內(nèi)容：利用點(diǎn)云模型構(gòu)建目標(biāo)的實(shí)體模型。要求：模型的擬合精度要達(dá)到1.5倍儀器標(biāo)稱精度。安排方式：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，教師事先安裝好相關(guān)軟件。

四、場(chǎng)地與設(shè)備

1、實(shí)踐場(chǎng)地 地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

2、所用設(shè)備

計(jì)算機(jī)、相關(guān)建模軟件、A4幅面打印機(jī)。

3、消耗性器材 每人3張A4打印紙。

五、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定

1、考核內(nèi)容

操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、建模結(jié)果

2、評(píng)定方法

三部分內(nèi)容各占三分之一。

實(shí)驗(yàn)四

一、基本信息

實(shí)驗(yàn)名稱：三維仿真模型構(gòu)建 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)類型：操作性實(shí)驗(yàn)

二、目的與任務(wù)

掌握三維仿真模型的構(gòu)建方法，每人至少構(gòu)建一個(gè)仿真模型。

三、內(nèi)容、要求與安排方式

內(nèi)容：利用點(diǎn)云模型構(gòu)建三角網(wǎng)模型，再利用三角網(wǎng)模型對(duì)照片進(jìn)行定向，然后將照片紋理加載于三角網(wǎng)模型上構(gòu)成仿真模型。

要求：定向精度達(dá)到三角網(wǎng)分辨率對(duì)應(yīng)的精度。安排方式：每人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，教師事先安裝好相關(guān)軟件。

四、場(chǎng)地與設(shè)備

1、實(shí)踐場(chǎng)地 地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

2、所用設(shè)備

計(jì)算機(jī)、相關(guān)建模軟件、A4幅面打印機(jī)。

3、消耗性器材 每人3張A4打印紙。

五、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定

1、考核內(nèi)容：

操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、仿真模型結(jié)果

2、評(píng)定方法：

三部分內(nèi)容各占三分之一。

第三篇：立體綠化相關(guān)技術(shù)

立體綠化相關(guān)技術(shù)

垂直綠化植物材料的選擇，必須考慮不同習(xí)性的攀緣植物對(duì)環(huán)境條件的不同需要；并根據(jù)攀緣植物的觀賞效果和功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)不同種類攀緣植物本身特有的習(xí)性，選擇與創(chuàng)造滿足其生長(zhǎng)的條件。

a)、纏繞類：適用于欄桿、棚架等。如：紫藤、金銀花、菜豆、牽牛等。

b)、攀緣類：適用于籬墻、棚架和垂掛等。如：葡萄、鐵線蓮、絲瓜、葫蘆等。

c)、鉤刺類：適用于欄桿、籬墻和棚架等。如：薔薇、爬蔓月季、木香等。

d)、攀附類：適用于墻面等。如：爬山虎、扶芳藤、常春藤等。

應(yīng)根據(jù)種植地的朝向選擇攀緣植物。東南向的墻面或構(gòu)筑物前應(yīng)種植以喜陽(yáng)的攀緣植物為主；北向墻面或構(gòu)筑物前，應(yīng)栽植耐蔭或半耐蔭的攀緣植物；在高大建筑物北面或高大喬木下面，遮蔭程度較大的地方種植攀緣植物，也應(yīng)在耐蔭種類中選擇（喜陽(yáng)、耐蔭品種見后附表）。

應(yīng)根據(jù)墻面或構(gòu)筑物的高度來(lái)選擇攀緣植物。

a)、高度在2m以上，可種植：爬蔓月季、扶芳藤、鐵線蓮、常春藤、牽牛、蔦蘿、菜豆、彌猴桃等。

b)、高度在5m左右，可種植：葡萄、杠柳、葫蘆、紫藤、絲瓜、瓜簍、金銀花、木香等。

c)、高度在5m以上，可種植：中國(guó)地錦、美國(guó)地錦、美國(guó)凌霄、山葡萄等。

應(yīng)盡量采用地栽形式。種植帶寬度50－100cm，土層厚50cm，根系距墻15cm，株距50－100cm為宜。容器（種植槽或盆）栽植時(shí)，高度應(yīng)為60cm，寬度為50cm，株距為2m。容器底部應(yīng)有排水孔。

應(yīng)用攀緣植物造景，要考慮其周圍的環(huán)境進(jìn)行合理配置，在色彩和空間大小、形式上協(xié)調(diào)一致，并努力實(shí)現(xiàn)品種豐富、形式多樣的綜合景觀效果。

應(yīng)豐富觀賞效果（包括葉、花、果、植株形態(tài)等）合理搭配。草、木本混合播種，如：地錦與牽牛、紫藤與蔦蘿。豐富季相變化、遠(yuǎn)近期結(jié)合。開花品種與常綠品種相結(jié)合。

應(yīng)依照品種豐富、形式多樣的原則配置?？煽紤]以下幾種形式：

a)、點(diǎn)綴式：以觀葉植物為主，點(diǎn)綴觀花植物，實(shí)現(xiàn)色彩豐富。如：地錦中點(diǎn)綴凌霄、紫藤中點(diǎn)綴牽牛等。

b)、花境式：幾種植物錯(cuò)落配置，觀花植物中穿插觀葉植物，呈現(xiàn)植物株形、姿態(tài)、葉色、花期各異的觀賞景致。如：大片地錦中有幾塊爬蔓月季、杠柳中有蔦蘿、牽牛等。

c)、整齊式：體現(xiàn)有規(guī)則的重復(fù)韻律和同一的整體美。成線成片，但花期和花色不同。如：紅色與白色的爬蔓月季、紫牽牛與紅花菜豆、鐵線蓮與薔薇等。應(yīng)力求在花色的布局上達(dá)到藝術(shù)化，創(chuàng)造美的效果。

d)、懸掛式：在攀緣植物覆蓋的墻體上懸掛應(yīng)季花木，豐富色彩，增加立體美的效果。需用鋼筋焊鑄花盆套架，用螺栓固定，托架形式應(yīng)講究藝術(shù)構(gòu)圖，花盆套圈負(fù)荷不宜過(guò)重，應(yīng)選擇適應(yīng)性強(qiáng)、管理粗放、見效快、淺根性的觀花、觀葉品種。布置要簡(jiǎn)潔、靈活、多樣，富有特色。（早小菊、紫葉草、紅雞冠、石竹等。）

e)、垂吊式：自立交橋頂、墻頂或平屋檐口處，放置種植槽（盆），種植花色艷麗或葉色多彩、飄逸的下垂植物，讓枝蔓垂吊于外，既充分利用了空間，又美化了環(huán)境。材料可用單一品種，也可用季相不同的多種植物混栽。如：凌霄、木香、薔薇、紫藤、地錦、菜豆、牽牛等。容器底部應(yīng)有排水孔，式樣輕巧、牢固、不怕風(fēng)雨侵襲。

攀緣植物的室外布置

墻面綠化是泛指用攀緣植物裝飾建筑物外墻和各種圍墻的一種立體綠化形式。適于作墻面綠化的植物一般是莖節(jié)有氣生根或吸盤的攀緣植物，其品種很多。如：爬山虎、五葉地錦、扶芳藤、凌霄等。

a)、墻面綠化的植物配置受墻面材料、朝向和墻面色彩等因素制約。粗糙墻面，如水泥混合沙漿和水刷石墻面，則攀附效果最好；墻面光滑的，如石灰粉墻和油漆涂料，攀附比較困難；墻面朝向不同，選擇生長(zhǎng)習(xí)性不同的攀緣植物。

b)、墻面綠化植物配置形式有兩種，一是規(guī)則式；一是自然式。

c)、墻面綠化種植形式大體分兩種。一是地栽：一般沿墻面種植，帶寬50－100cm，土層厚50cm，植物根系距墻體15cm左右，苗稍向外傾斜。二是種植槽或容器栽植：一般種植槽或容器高度為50－60cm，寬50cm，長(zhǎng)度視地點(diǎn)而定。

棚架綠化是攀緣植物在一定空間范圍內(nèi)，借助于各種形式、各種構(gòu)件構(gòu)成的。如花門、綠亭、花榭等生長(zhǎng)，并組成景觀的一種垂直綠化形式。棚架綠化的植物布置與棚架的功能和結(jié)構(gòu)有關(guān)。

a)、棚架從功能上可分為經(jīng)濟(jì)型和觀賞型。經(jīng)濟(jì)型選擇要用植物類，如：葫蘆、蔦蘿等，生產(chǎn)類如：葡萄、絲瓜等。而觀賞型的棚架則選用開花觀葉、觀果的植物。

b)、棚架的結(jié)構(gòu)不同，選用的植物也應(yīng)不同。磚石或混凝土結(jié)構(gòu)的棚架，可種種植大型藤本植物，如：紫藤、凌霄等；竹、繩結(jié)構(gòu)的棚架，可種植草本的攀緣植物，如：牽牛花、脾酒花等；混合結(jié)構(gòu)的棚架，可使用草、木本攀緣植物結(jié)合種植。

綠籬和柵欄的綠化，都是攀緣植物借助于各種構(gòu)件生長(zhǎng)，用以劃分空間地域的綠化形式。主要是起到分隔庭院和防護(hù)的作用。一般選用開花、常綠的攀緣植物最好，如：爬蔓月季、薔薇類等。栽植的間距以1－2m為宜。若是臨于做圍墻欄桿，栽植距離可適當(dāng)加大。一般裝飾性欄桿，高度在50cm以下，不用種攀緣植物。而保護(hù)性欄桿一般在80－90cm以上，可選用常綠或觀花的攀緣植物，如：藤本月季、金銀花等，也可以選用一年生藤本植物，如：牽牛花、蔦蘿等。

護(hù)坡綠化是用各種植物材料，對(duì)具有一定落差坡面起到保護(hù)作用的一種綠化形式。包括大自然的懸崖峭壁、土坡巖面以及城市道路兩旁的坡地、堤岸、橋梁護(hù)坡和公園中的假山等。護(hù)坡綠化要注意色彩與高度要適當(dāng)，花期要錯(cuò)開，要有豐富的季相變化。因坡地的種類不同而要求不同。

a)、河、湖護(hù)坡要一面臨水空間開闊的特點(diǎn)，選擇耐濕、抗風(fēng)的植物。

b)、道路、橋梁兩側(cè)坡地綠化應(yīng)選擇吸塵、防噪、抗污染的植物。而且要求不得影響行人及車輛安全，并且要姿態(tài)優(yōu)美的植物。

陽(yáng)臺(tái)綠化是利用各種植物材料，包括攀緣植物，把陽(yáng)臺(tái)裝飾起來(lái)。在綠化美化建筑物的同時(shí)，美化城市。陽(yáng)臺(tái)綠化是建筑和街景綠化的組成部分，也是居住空間的擴(kuò)大部分。既有綠化建筑，美化城市的效果，又有居住者的個(gè)體愛好，還有陽(yáng)臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，陽(yáng)臺(tái)的植物選擇要注意三個(gè)特點(diǎn)。

a)、要選擇抗旱性強(qiáng)、管理粗放、水平根系發(fā)達(dá)的淺根性植物。以及一些中小型草木本攀緣植物或花木。

b)、要根據(jù)建筑墻面和周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的原則來(lái)布置陽(yáng)臺(tái)。除攀緣植物外，可選擇居住者愛好的各種花木。

c)、適于陽(yáng)臺(tái)栽植的植物材料有：地錦、爬蔓月季、十姐妹、金銀花等木本；牽?；?、絲瓜等草本植物。

第四篇：三維建模技術(shù)

計(jì)算機(jī)三維建模及其應(yīng)用 作者：劉勝平指導(dǎo)老師：

南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院

摘要：為了更好的應(yīng)用計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)，本文講述了計(jì)算機(jī)三維建模的含義，描述了三維建模的發(fā)展歷史，說(shuō)明了三維曲面建模和三維實(shí)體建模的主要方法與應(yīng)用、數(shù)據(jù)交換接口、三維建模技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵字：三維建模技術(shù) 1 引言

為了能夠在計(jì)算機(jī)環(huán)境下更逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界的人和物及其運(yùn)動(dòng)形態(tài), 必須在三維空間系統(tǒng)中利用已有的三維建模技術(shù) ,精確地描繪這些事物以實(shí)現(xiàn)三維物體的真實(shí)再現(xiàn) ,進(jìn)而為用戶創(chuàng)造一個(gè)身臨其境、形象逼真的環(huán)境。對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物進(jìn)行建模和模擬,就是根據(jù)研究的目標(biāo)和重點(diǎn), 在三維空間中對(duì)其形狀、色彩、材質(zhì)、光照、運(yùn)動(dòng)等屬性進(jìn)行研究 ,以達(dá)到 3D 再現(xiàn)的過(guò)程。因而, 對(duì)三維實(shí)體的圖形圖像處理及其模型建模研究顯得尤為必要。2三維建模技術(shù)的定義、發(fā)展歷史

三維建模技術(shù)是研究在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行空間形體的表達(dá)、存儲(chǔ)和處理的技術(shù)，在CAD技術(shù)發(fā)展初期，CAD僅限于計(jì)算機(jī)輔助繪圖，隨著三維建模技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù) 才從二維平面繪圖發(fā)展到三維產(chǎn)品建模，隨之產(chǎn)生了三維線框模型、曲面模型和實(shí)體造型技術(shù)等。線框模型：20世紀(jì)60年代末開始研究線框和多邊形構(gòu)造三維實(shí)體，這樣的模型被人稱為線框模型。三維物體是由他的全部頂點(diǎn)以及邊的集合來(lái)描述。曲面模型：曲面模型是在線框模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加可形成立體面的各相關(guān)數(shù)據(jù)后構(gòu)成的。

實(shí)體造型技術(shù)：實(shí)體模型在表面看來(lái)往往類似于經(jīng)過(guò)消除隱藏線的線框模型在線框模型或經(jīng)過(guò)消除隱藏面的曲面模型；但實(shí)體模型上如果挖一個(gè)孔，就會(huì)自動(dòng)生產(chǎn)一個(gè)新的表面，同時(shí)自動(dòng)識(shí)別內(nèi)部和外部；實(shí)體模型可以使物體的實(shí)體特性在計(jì)算機(jī)中得到定義。

特征參數(shù)化技術(shù)：參數(shù)化造型的主體思想是用幾何約束、工程方程與關(guān)系來(lái)說(shuō)明產(chǎn)品模型的形狀特征，從而達(dá)到設(shè)計(jì)一系列在形狀或功能上具有相似性的設(shè)計(jì)方案。

變量化技術(shù)：我們?cè)谶M(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)時(shí)，總是希望零部件能夠讓我們隨心所欲地構(gòu)建，可以隨意拆卸，能夠讓我們?cè)谄矫娴娘@示器上，構(gòu)造出三維立體的設(shè)計(jì)作品，而且希望保留每一個(gè)中間結(jié)果，以備反復(fù)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)使用。三維曲面建模和三維實(shí)體建模的主要方法與應(yīng)用

第五篇：構(gòu)建海陸空三維立體營(yíng)銷模式

構(gòu)建海陸空三維立體營(yíng)銷模式

許正豪

中國(guó)目前已經(jīng)是世界第二大經(jīng)濟(jì)體了，但卻依然算不上軍事強(qiáng)國(guó)，這是為什么？因?yàn)橹袊?guó)一直以來(lái)只注重陸軍的建設(shè)，而忽視了空軍和海軍的建設(shè)，甚至連自己的航母都沒(méi)有，根本無(wú)法實(shí)施遠(yuǎn)距離作戰(zhàn)。當(dāng)然，這也是中國(guó)的戰(zhàn)爭(zhēng)歷史造成的，因?yàn)橹袊?guó)從來(lái)都是以防御為主的陸戰(zhàn)為主，很少發(fā)動(dòng)侵略他國(guó)的海戰(zhàn)和空戰(zhàn)，所以也很少積累海軍和空軍的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。到了二十一世紀(jì)的今天，如果一個(gè)國(guó)家沒(méi)有強(qiáng)大的海軍和空軍，喪失了制空權(quán)和制海權(quán)，那就只能被動(dòng)挨打，很難取得戰(zhàn)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。

俗話說(shuō)，商場(chǎng)如戰(zhàn)場(chǎng)，道理都是相通的。既然軍隊(duì)需要海陸空三軍聯(lián)合作戰(zhàn)，那么企業(yè)的經(jīng)營(yíng)自然也不能例外。因此，構(gòu)建海陸空三維立體營(yíng)銷模式將成為現(xiàn)代商業(yè)的必然趨勢(shì)，即通過(guò)市場(chǎng)（空軍）、品牌（海軍）、銷售（陸軍）三軍聯(lián)合作戰(zhàn)，形成強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化、戰(zhàn)爭(zhēng)化營(yíng)銷模式。

海陸空三維立體營(yíng)銷模式的核心就是市場(chǎng)、品牌、銷售同步發(fā)展，互相促進(jìn)。市場(chǎng)模塊注重核心市場(chǎng)規(guī)劃、目標(biāo)客戶細(xì)分、主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手鎖定，像空軍一樣對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)實(shí)施精確打擊；品牌模塊注重商譽(yù)建設(shè)和口碑宣傳，用備受客戶信賴的品牌形象作為前線銷售的堅(jiān)強(qiáng)后盾，從而為企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)造較高程度的溢價(jià)；銷售模塊注重網(wǎng)絡(luò)布局、客戶攻關(guān)和銷售達(dá)成，銷售團(tuán)隊(duì)展開地面拉網(wǎng)式進(jìn)攻，像陸軍一樣攻城拔寨、收獲戰(zhàn)利品，最終簽單、回款。下面分別從海陸空（品牌、市場(chǎng)、銷售）三軍建設(shè)來(lái)闡述。

一、市場(chǎng)為先鋒

對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)，空軍是先頭部隊(duì)，通過(guò)偵察機(jī)準(zhǔn)確掌握對(duì)方的重點(diǎn)目標(biāo)和火力配置，再派出強(qiáng)大的轟炸機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行精確打擊，摧毀對(duì)方的通訊指揮系統(tǒng)和重點(diǎn)軍事目標(biāo)，瓦解對(duì)方的防御體系。對(duì)于商場(chǎng)，開展準(zhǔn)確的市場(chǎng)調(diào)研和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析，掌握足夠的市場(chǎng)情報(bào)，有助于我們針對(duì)客戶群體、對(duì)手實(shí)力、競(jìng)爭(zhēng)格局制定有效的策略，從而開展有遠(yuǎn)見的市場(chǎng)規(guī)劃，精確地細(xì)分客戶群體，鎖定競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的軟肋，進(jìn)而發(fā)動(dòng)快速的攻擊，占領(lǐng)市場(chǎng)先機(jī)，變被動(dòng)為主動(dòng)。

市場(chǎng)這一局的較量主要從關(guān)鍵區(qū)域、關(guān)鍵客戶、關(guān)鍵人才三方面展開。

首先，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研和行業(yè)分析，鎖定決定市場(chǎng)占有率的主戰(zhàn)場(chǎng)，調(diào)集優(yōu)勢(shì)兵力集中進(jìn)攻。從市場(chǎng)策略、區(qū)域公關(guān)、口碑宣傳、營(yíng)銷團(tuán)隊(duì)配置、供應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格管理等超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，爭(zhēng)取掌握關(guān)鍵區(qū)域的主動(dòng)權(quán)，凸現(xiàn)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這樣一來(lái)，決定市場(chǎng)份額的主要區(qū)域便被我們我們控制了，先勝一步。

其次，通過(guò)客戶細(xì)分和采購(gòu)結(jié)構(gòu)分析，鎖定同類產(chǎn)品雙方爭(zhēng)奪的關(guān)鍵客戶，整合優(yōu)勢(shì)資源重點(diǎn)攻克。從關(guān)鍵客戶決策團(tuán)隊(duì)背景調(diào)查、關(guān)鍵人物公關(guān)、采購(gòu)決策流程把控、采購(gòu)成本獲取、供貨周期與品質(zhì)管理、客情關(guān)系維護(hù)等各環(huán)節(jié)全面超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，從而獲取關(guān)鍵客戶的合作，我們?cè)賱僖徊健?/p>

再者，深入開展競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手營(yíng)銷領(lǐng)域關(guān)鍵人才的背景調(diào)查，可以通過(guò)逐個(gè)擊破和團(tuán)隊(duì)瓦解的方式減少對(duì)手的關(guān)鍵人才。既可以直接以暫時(shí)的高職位高薪酬吸引他們加盟我們，又可以培養(yǎng)我們營(yíng)銷精英組團(tuán)逐個(gè)對(duì)其圍殲，通過(guò)多次搶單徹底摧毀對(duì)方關(guān)鍵人才的信心，迫使其離開。甚至還可以委托獵頭公司將對(duì)方的關(guān)鍵人才挖到其他非競(jìng)爭(zhēng)性的企業(yè)去，瓦解對(duì)手的核心團(tuán)隊(duì)。企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是優(yōu)秀人才的競(jìng)爭(zhēng)，如果能夠從關(guān)鍵人才方面擊敗對(duì)手，我們就可以從根本上超越對(duì)手。

一旦關(guān)鍵區(qū)域被我們占領(lǐng)，關(guān)鍵客戶被我們掌控，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的關(guān)鍵人才被我們瓦解，我們將形成天時(shí)、地利、人和的局面，進(jìn)而獲取市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的全面勝利?！吧蠎?zhàn)伐謀”，謀定而后動(dòng)，才更有勝算。

二、品牌作后盾

對(duì)于戰(zhàn)場(chǎng)，海軍是堅(jiān)強(qiáng)后盾，通過(guò)航母編隊(duì)和軍艦炮火的支持，壓制對(duì)方的防御火力，為陸軍進(jìn)攻贏得時(shí)間和空間。對(duì)于商場(chǎng)，開展品牌建設(shè)，樹立品牌形象，有利于贏得目標(biāo)客戶的信賴，提升產(chǎn)品的溢價(jià)

能力，為銷售提供強(qiáng)有力的信譽(yù)保障。由于我們我們主要是工業(yè)品營(yíng)銷，因此品牌建設(shè)的策略不能完全按照快消品的模式，而要形成自己獨(dú)特的品牌模式。我們的品牌建設(shè)，主要應(yīng)該從承擔(dān)社會(huì)責(zé)任、目標(biāo)客戶群體宣傳、行業(yè)標(biāo)桿客戶塑造三個(gè)方面著手。

首先，正面的品牌形象有利于獲得政府、媒體、潛在客戶的信賴和支持，而承擔(dān)社會(huì)責(zé)任無(wú)疑是最有效的途徑之一。2008年汶川地震后，加多寶通過(guò)“要捐就捐一個(gè)億，要喝就喝王老吉”的慈善義舉將名不見經(jīng)傳的涼茶品牌快速打造成無(wú)人不知的一流品牌，終端銷量也翻了好幾番。廣大的中國(guó)老百姓還是非常具有正義感和是非觀的，因此企業(yè)的善舉和惡性都會(huì)被民眾看在眼里，而在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，無(wú)論是正面還是負(fù)面的企業(yè)新聞，一夜之間就會(huì)傳遍大江南北。所以，在關(guān)鍵時(shí)刻主動(dòng)承擔(dān)社會(huì)責(zé)任、采取慈善行動(dòng)往往比平時(shí)默默無(wú)聞的善舉更容易提升企業(yè)品牌形象，而這種善行往往會(huì)收獲意想不到的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

其次，我們我們做的是工業(yè)品，不可能像快消品那樣鋪天蓋地做電視廣告，也不可能大街小巷做促銷，我們必須精確地開展品牌宣傳。結(jié)合工業(yè)品客戶的特點(diǎn)，重點(diǎn)抓住目標(biāo)客戶接觸頻繁的渠道來(lái)進(jìn)行品牌宣傳。一般來(lái)說(shuō)，與目標(biāo)客戶相關(guān)的專業(yè)期刊、雜志、報(bào)紙、行業(yè)網(wǎng)站、展會(huì)、社交活動(dòng)等都是非常有效的宣傳媒介，而且針對(duì)性強(qiáng)、性價(jià)比高。我們可以主動(dòng)為目標(biāo)客戶訂閱行業(yè)期刊、管理雜志、專業(yè)報(bào)紙等刊物，并提前在這些刊物上開展我們的品牌廣告宣傳和軟文宣傳，這樣既讓客戶感受到我們對(duì)他的誠(chéng)意和關(guān)注，又可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地開展品牌傳播。在客戶經(jīng)常登陸的行業(yè)或?qū)I(yè)網(wǎng)站上也可以開展品牌硬廣告和軟文宣傳，客戶經(jīng)常參加的展會(huì)上也應(yīng)該出現(xiàn)我們的展位或宣傳物，甚至客戶經(jīng)常參加的社交活動(dòng)都能出現(xiàn)我們的品牌載體。總之一條，客戶喜歡的期刊雜志，經(jīng)常光顧的網(wǎng)站，出現(xiàn)頻率較高的場(chǎng)所，都應(yīng)該能夠體會(huì)到我們的品牌傳播。換句話說(shuō)，促使客戶進(jìn)入“我的眼里只有我們”的境界，產(chǎn)生對(duì)我們的品牌依賴。我們的品牌建設(shè)和口碑傳播要緊緊圍繞我們的目標(biāo)客戶，把有限的資源投入到最可能產(chǎn)生回報(bào)的地方。

第三，中國(guó)人特別相信模范和偶像，因此塑造目標(biāo)客戶群體的行業(yè)標(biāo)桿客戶至關(guān)重要。例如，金融業(yè)中的中國(guó)工商銀行，通訊設(shè)備行業(yè)的華為，零售業(yè)的沃爾瑪，??，這些都是行業(yè)中的標(biāo)桿。如果我們擁有各行業(yè)中的標(biāo)桿客戶，并將其包裝成我們的核心客戶，那會(huì)對(duì)各行業(yè)中的其他目標(biāo)客戶產(chǎn)生積極的影響。所以，對(duì)于戰(zhàn)略營(yíng)銷而言，搞定各行業(yè)中最具代表性的企業(yè)，并將之塑造成該行業(yè)的標(biāo)桿客戶，將會(huì)決定我們?cè)谠撔袠I(yè)中的營(yíng)銷話語(yǔ)權(quán)和品牌公信力。市場(chǎng)部門要與銷售部門共同調(diào)研，分析各行業(yè)目標(biāo)客戶中的前三甲，將這些企業(yè)列為準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)桿客戶，然后集中優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行攻克，將他們變成我們真正的標(biāo)桿客戶，再將其做成成功案例在行業(yè)營(yíng)銷中進(jìn)行推廣，這也是“擒賊先擒王”的一種做法吧。

通過(guò)以上三個(gè)方面的措施，就必定能我們塑造成目標(biāo)客戶群體中的首選品牌，也能為銷售環(huán)節(jié)提供強(qiáng)有力的后盾，讓我們的銷售行為變得事半功倍，更輕松地拿下訂單，提升銷量。

三、銷售決勝負(fù)

無(wú)論空軍和海軍多么強(qiáng)大，最終要占領(lǐng)陣地還是需要陸軍，所以銷售這一環(huán)節(jié)才是最終決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的行動(dòng)。有了精確的商業(yè)情報(bào)和市場(chǎng)規(guī)劃，又有值得信賴的品牌作為后盾，我們能否簽訂合同，獲取訂單？更重要的是我們能否分毫不差地收到貨款？如果沒(méi)有銷售結(jié)果，之前的市場(chǎng)策略和品牌建設(shè)便都是白費(fèi)工夫。切實(shí)有效地實(shí)施銷售行為，確保萬(wàn)無(wú)一失地獲取訂單、回收貨款，這一切容不得半點(diǎn)疏忽。對(duì)于銷售，售前、售中、售后三個(gè)環(huán)節(jié)同樣重要，每一個(gè)細(xì)節(jié)都值得我們認(rèn)真對(duì)待，發(fā)揮團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，奪取最后的勝利。

售前環(huán)節(jié)，一定要充分結(jié)合前期的市場(chǎng)和品牌行為。作為陸軍，必須要利用空軍偵查的情報(bào)，熟悉目標(biāo)客戶和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的各種信息，做到有的放矢；同時(shí)要以海軍為后盾，對(duì)品牌充滿信心，掌握本品牌的所有優(yōu)勢(shì)和特色，做到底氣十足。在全面分析目標(biāo)客戶的背景和特點(diǎn)后，確定客戶需求的產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量要求、供貨周期、成本預(yù)算、付款方式、決策流程、關(guān)鍵人物等重要信息，搜集競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相關(guān)的信息，并將這些信息準(zhǔn)備無(wú)誤地提供給我們的售中人員，做到知己知彼。銷售團(tuán)隊(duì)要針對(duì)這些重要情報(bào)進(jìn)行分析，通過(guò)集體討論制定出有效的銷售策略，如何開展關(guān)鍵人物公關(guān)，如何報(bào)價(jià)，如何排除競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，如何確?；乜畹鹊取Ｒ欢ㄒ蛞粓?chǎng)準(zhǔn)備充分的仗，確保在于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的對(duì)決中取得主動(dòng)權(quán)，把風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

售中環(huán)節(jié)，每一個(gè)細(xì)節(jié)都盡力做到完美。從客戶的預(yù)約到客戶的拜訪，從飯桌的點(diǎn)菜到客戶習(xí)性的把握，從一個(gè)握手到對(duì)客戶每句話的回應(yīng)，從企業(yè)的介紹到產(chǎn)品的工藝，從資料的準(zhǔn)備到價(jià)格的談判，從疑義的消除到信用的保證，從合同的簽訂到風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)防，??，每一個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)動(dòng)作，每一句溝通，都會(huì)影響到交易的成敗。我們必須樹立細(xì)節(jié)決定成敗的理念，把每一個(gè)細(xì)節(jié)做到完美，從而保障銷售的達(dá)成，合同的簽訂，貨款的回收。

售后環(huán)節(jié)，這其實(shí)并不是銷售過(guò)程的結(jié)束，而往往是長(zhǎng)期合作的開始。合同簽訂后，如何確保訂單能及時(shí)生產(chǎn)交付，如何能保證產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到客戶要求，如何確保客戶按時(shí)安全地收到貨，如何保證我們及時(shí)收到貨款，如何維護(hù)我們與客戶的關(guān)系，如何讓客戶對(duì)我們的各個(gè)環(huán)節(jié)感到滿意？這些問(wèn)題都是值得重視的。做好了售后的每項(xiàng)工作，就可能從此贏得客戶的認(rèn)可和信賴，從而建立起穩(wěn)定的長(zhǎng)期合作關(guān)系，使得客戶為我們創(chuàng)造源源不斷地價(jià)值，并向其他目標(biāo)客戶傳播好的口碑，為我們贏得更多客戶。做不好售后的工作，就能讓整個(gè)銷售陷入被動(dòng)，甚至導(dǎo)致客戶與我們終止合作，從而失去未來(lái)的合作機(jī)會(huì)，甚至有可能傳播負(fù)面口碑，讓我們失去更多客戶。

無(wú)論是售前、售中，還是售后，我們都必須以高度的責(zé)任心來(lái)面對(duì)每一個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)，確保我們的銷售達(dá)成，確保客戶與我們建立長(zhǎng)期的合作關(guān)系，使我們保持可持續(xù)發(fā)展的局面。

市場(chǎng)、品牌、銷售是現(xiàn)代化企業(yè)商業(yè)貿(mào)易中的重要元素，也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的關(guān)鍵。我們未來(lái)要走向國(guó)際化，要進(jìn)入世界銅加工行業(yè)前三強(qiáng)，就有必要在傳統(tǒng)的營(yíng)銷模式上創(chuàng)新，構(gòu)建以市場(chǎng)領(lǐng)先、品牌過(guò)硬、銷售持續(xù)為主體的海陸空三維立體營(yíng)銷模式，領(lǐng)先于對(duì)手，領(lǐng)先于行業(yè)。