三维扫描、3D建模在数字展厅中的应用

背景介绍

随着互联网时代的到来，新媒体技术、虚拟现实技术的进步，虚拟展厅进入了快速发展的阶段。
传统展厅的展示多为静态、实物展示,因而局限性较高，受空间、地域、时间的影响较大。而线上虚拟展厅则实现了展厅的跨时间、跨地域传播功能。

（上图为三维扫描后建模的虚拟展厅）

推动传统展厅的数字化发展和建设已然成为适应新的信息时代的到来所产生的必然趋势。虚拟展厅在颠覆了我们传统的生活方式的同时,给人类社会的发展带来的庞大的经济和社会效益也同样不容小觑。

项目案例介绍

本项目为上海某实体展厅的线上虚拟展厅，随着互联网的发展，虚拟展厅可迎接更多的访客，为实现展厅的跨时间、跨地域传播功能提供可行方式。

本案例中，我们使用大空间三维扫扫描设备采集展厅的点云数据。三维激光扫描技术作为一种新兴的测量技术，可以高速度、高精度的获取海量被测物体的点云数据，实现被测物的三维建模。三维激光扫描可自动、连续、快速地获取目标物体表面的密集点云数据，实现了从点测量到面测量的跨越。于此同时，三维扫描获取的信息量也从点的空间位置信息扩展到了纹理信息和色彩信息，因此，三维激光扫描技术以其户外工作效率高、还原度高、不接触本体等特性在历史建筑、遗址的保护与研究中被广泛使用。

本案例流程

因本案例资料涉密，我们以沪敖场景进行说明。

三维数据操作流程如下图所示现场勘查：明确项目环境、项目目的，了解作业现场情况，为项目方案的制定及工作量评估收集资料。

三维扫描：现场采集包括设备架设，站点转换，参数设置等操作。

360°全景现场图

数据拼接：将多个独立扫描数据统一到单个坐标系内。站点之间通过重叠区域或公共点将所有数据拼接成整体。

数据去噪: 三维扫描是进行了每秒数百万次测量的结果，每次测量产生一个独立的点。扫描仪的激光点并不是无穷小，而是具有一定的直径。因此，激光点可能有极小部分落在支撑物（例如粉尘）上，另一部分落在扫描对象表面上，此时扫描仪会接收到两个相隔较远的不同点的反射激光信号，从而产生噪点。通过使用点云处理软件过滤器可更正选中的扫描点或从扫描中删除该点，也可以人为判断噪点，进行选中删除。

现场拍摄：现场拍摄展馆内部对象的高清照片，获取真实色彩信息，以便后期通过贴图将色彩信息赋予白模，使模型更加逼真。

模型建立：三维点云模型具备建模所需的所有尺寸信息及相对空间位置。点云模型精度高，数据格式多样化，是“逆向”建立目标模型的最佳基础数据。

贴图：技术人员在3D Max贴图前，先将之前实地拍照所得的照片进行处理，获得各种贴图的素材，之后将照片（或纹理材质）附加到模型中。

地面三维激光扫描仪具有数据获取速度快、外业作业时间短、自动化程度高、操作方便等优点。

基于三维模型的应用领域当中，现实世界中物体对象的尺寸测量、空间相对位置关系的确定往往是项目难点，三维激光扫描技术的发展及完善为解决这一难点提供了高效、安全、可行的方法，区别于传统的测绘，三维扫描获取物体对象的所有表面点数据，形成真实世界的三维点云模型。这个点云数据不仅可以协助模型的建立，任何测量、模型校正、竣工交付、数据留存、平立剖面图制作等都可以依托于这一点云数据。可以说，三维激光扫描给基于三维模型的应用领域提供了有力的技术支持。

展望

利用三维扫描结合三维建模的技术，对真实场景进行情景再现，从而更有利于展厅的传播和传承。

虚拟展示是综合三维建模渲染技术、虚拟交互展示技术、多平台发布等技术的一种全新的展示形式。人们可以基于相应的平台使用移动鼠标来控制选择观察的范围，可以采用定点360度旋转观察，也可以随意行进式观察，可以感受，真实使用场景，感受到全方位的真实体验。

5G时代的到来，基于互联网的线上展示（以及交互体验）等必定是未来展示的主要途径，而模型的建立是实现三维展示的基础，使用三维扫描数据之后进行三维建模、三维可视化展示的方法在实际工作达到了高效率、高还原度、应用效果好的目标，为三维建模提供了一种更为有效的解决途径。