3DMAX毕业设计.docx

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1、摘要随着计算机虚拟现实技术、网络技术和数字媒体技术的不断发展，虚拟现实技术在很多领域受到重视，被越来越多的行业在运用。虚拟技术在制造业、建筑业、驾驶员培训等方面都取得很大的成绩。就建筑设计行业而言，在虚拟建筑漫游和虚拟展示漫游中对虚拟漫游技术的运用，打破了以往的通过效果图的二维展示方式，在建筑设计最终表现形式上有了更直观的演绎。本文详细的阐述三维在现在生活中的应用状况，发展前景和主要的实现手段。最终选择3DMAX作为实现方式，着重的讲述了3DMAX的优缺点和如何运用3DMAX制作自控元件的三维模型。关键词：3DMAX；建模；自控元件AbstractInpacewiththedevelopmen

2、tofVirtualRealityTechnology(VRforshort),NetworkTechniqueandDigitalMediaTechnology,VRisappliedatapremiumindifferentfield.Anditalreadyachievedremarkablesuccessesinmanufacturingindustry,constructionindustryanddrivertraining.Asfarasconstructionindustryisconcerned,theapplicationofVRinTouringQuicklyinVirt

3、ualBuildingandVirtualDisplayWalkthroughhassetanewrecordonarchitecturaldesign,whichhasreplacedthepasttwo-dimensionalpresentationbyimpressiondrawing,andhasgivenamorevisuallyorientedrepresentation.Thispaperhaselaboratedindetailtheapplicationofthethreedemonsinmodernlife,thedevelopmentprosperandmainmeans

4、tocarryout.Theauthoreventuallychoose3Dmaxasthecarryingoutmeans,emphasizedtheadvantagesanddisadvantagesof3Dmax,andhowtouse3Dmaxtomakethreedemonmodelsofautomaticcomponent.Keywords:3Dmax;model;automaticcomponentAbstract21绪论11.1 引言11.2 研究现状21.3 3DMax软件介绍61.4 3DMax的主要功能特点及模块介绍82基本理论知识及开发工具112.1基本理论知识112.

5、2JT-1-名召.123三维场景的制作143.2 流程图153.3 效果图的制作164模型的整合及渲染174.1 确定系统单位174.2 对象的选择184.3 组的使用194.4 4移动和缩放物体204.5 控制调整视图214 .6复制物体235 .7渲染场景255一般建筑物建模的基本过程275.1 准备工作275.2 粗模的建立315.3 材质的粘贴325.4 灯光的设定375.5 后期处理386结束语40参考文献42致谢错误!未定义书签。附录11绪论1.1 引言三维模型获取是计算机图形学和计算机视觉领域的一个基本研究问题。然而，利用建模软件（比如3DMAX和Maya等）手工进行三维模型构建

6、是一项十分繁琐和代价昂贵的工作。因此，研究如何从现实世界直接和快速地获取三维模型，成为该领域的热点研究问题。目前，现实物体的三维结构获取作为一种数字存储和记录技术，在物体建模、场景建模、真实感绘制、机器人导航、目标识别和三维测量等科学和工程领域以及考古学、广告、娱乐等其他文化领域有广泛的应用需求。目前，基于真实对象的三维模型获取方法主要分为主动方法和被动方法。其中，主动方法以使用三维扫描仪的方法为代表。被动方法则指基于图像的三维重建方法。事实上，这些主动方法虽然是精确获取物体三维模型的主流方法，然而，也具有若干弱点：一、代价昂贵:一般三维扫描仪价格为几十万元或者更高。二、使用方法有侵略性:无法

7、应用于部分对象（比如文物、人脸、毛发等）。三、使用范围受限:不同的三维扫描仪具有不同的测量范围限制。四、通用性差:就现有技术水平而言，还没有通用性很强的三维信息获取方法。五、分辨率模式单一:大部分三维扫描仪的分辨率模式都是单一的，即不同型号的三维扫描仪分辨率不同。六、数据采集不完善:很多三维扫描仪不具备彩色数据的采集功能，使最终的三维数据缺乏纹理信息。WOrd文档可自由复制编辑因此，基于图像的三维重建方法具备低成本，灵活，直接获取彩色纹理等特点，能够快速，逼真的重建出场景的三维模型。基于二维图像的三维建模方法主要分为基于标定图像和基于未标定图像两种方法。其中基于标定图像的方法需要在目标场景中预

8、先放入几何结构己知且测量精确的标定物，具有时间和空间的限制性。基于未定标图像的三维重建方法克服了基于标定图像方法的限制，仅依赖图像间的特征匹配，恢复不同视图的集合约束关系，具备良好的应用前景。1.2 研究现状客观世界在空间上是三维的，而现有的图像采集装置所获取的图像是二维的。尽管图像中含有某些形式的三维空间信息，但要真正在计算机中使用这些信息进行进一步的应用处理，就必须采用三维重建技术从二维图像中合理地提取并表达这些三维信息。三维重建技术能够从二维图像出发构造具有真实感的三维图形，为进一步的场景变化和组合运算奠定基础，从而促进图像和三维图形技术在航天、造船、司法、考古、工业测量、电子商务等领域

9、的广泛深入的应用。三维信息获取的技术手段多种多样，通常，人们获取物体三维模型的方式有三种：第一种方式利用建模软件构造三维模型;第二种方式通过仪器设备获取三维模型;第三种方式利用图像或者视频来重建场景的三维模型。目前，在市场上可以看到许多优秀建模软件，比较知名的有3Dmax,Maya以及AUtOCAD等等。它们的共同特点是利用一些基本的几何元素，如立方体、球等，通过一系列几何操作，如平移、旋转、拉伸以及布尔运算等来构建复杂的几何场景。用这种方法建模的优点是可以精确地构建许多人造物体的三维模型，特别是建筑物、家具等;可以生成一些奇异的渲染效WOrd文档可自由复制编辑果，这一点被广泛地运用于影视作品

10、和广告特效中；此外，也可以让人们更好地控制光照和纹理。其缺点在于，首先人们必须充分掌握场景数据，如场景中物体的大小比例，相对位置等等，缺乏这些信息就难以建模;第二，这些软件的操作都十分复杂，以3DMax为例，其中包括百余个基本操作以及数倍于此的扩充功能，如各种插件。这些操作分散在许多菜单、工具条中，同时还要求用户填写大量的参数。这也令这种方法的自动化程度低:第三，由于操作复杂，使得建模周期长，同时需要熟练的操作人员，因而提高了制作成本:最后，对于许多不规则的自然物体或者人造物体，用建模软件构造的模型往往真实感不高。第二种方法是利用某些具有测距功能的设备来获取物体的三维信息，如各种深度扫描仪(r

11、angescanner)0这些设备利用激光、超声波或者红外线测距，能够获得比较精确的三维数据，适用于有一定精度要求的建模应用中，如复杂机械零件建模。除了精度高的优点外，另一个优点是使用比较简单方便，并且建模所需时间很少。然而这样的设备都比较昂贵，携带不便，对于一些无法搬动的物体或者室外较大的物体就无法适用了。第三种建模方法是根据图像或者视频建模。通过对场景实拍一系列图像，可以恢复出具有相片级真实感的场景或者物体模型，同时建模过程自动化随着技术的进步也在不断提高，使得人工劳动强度越来越轻，降低了建模成本。基于图像建模所需的设备也非常简单，只需要一部数码相机，或者一个普通摄像头。因此，在需要真实感

12、建模的场合，基于图像的建模无疑具有很高的实用价值。根据视频实时生成模型是另外一个诱人的应用，但就目前的技术手段以及硬件水平来看难道比较大。通常的做法是使用参数化模型，通过实时跟踪特征点改变参数模型。这方面的技术己经应用在虚拟视频会议中。图像是二维数据，但是在关于某一场景或物体的一幅或者多幅图像中可以找到许多线索，从中人们能够推知图像所记录的场景或物体的几何信息。这些线索包括物体边与边之间的几何关系、两幅图像的视差关系、两幅图像中特征点的对应关系以及物体轮廓信息等等。这些线索是场景中物体所具有的，称为“被动线索:有时候根据需要还可以创造线索，如在物体表面上用光线打上条纹或者制造出阴影。这样的人造

13、线索称为“主动线索”对于使用主动线索的方法而言，又可以分为以下两类。第一类利用场景中己知形状的物体或者某些简单几何元素之间的关系进行建模。其中某些方法利用了场景中的一些结构信息、，例如物体边与边的平行或垂直关系，这样的方法只用一幅图像就可以构造出物体模型。文献10提出了一种利用场景中的己知形状，如立方体，棱锥等等，通过参数化几何模型来建模的方法，严格地说，这是一种基于图像和基于几何的混合方法。首先手工指定物体的部分边缘，根据这些边的投影关系列出一系列方程，方程中包括相机内外参数和物体几何参数，进而通过最小二乘法求出这些参数。这些参数求出来，物体模型就确定了。然而，真实拍摄的图像中不一定能找到所

14、需的简单几何体，而且，对不同的几何体有不同的参数模型，无法用统一的式子进行优化。文献11提出了一种用单幅图片建模的方法，这种方法有些象Photoshop这样的图像处理软件，它需要用户手工绘制出场景的深度图。尽管提出了许多辅助方法帮助用户绘制深度，然而对于一般用户而言这一步仍然是比较繁琐的。此外，这种建模方法使用了一些简单几何体来简化建模过程，这有些类似于文献12的方法。用单幅图像建模有一个突出的好处，要么无需相机标定，要么标定时可以避免用立体像对标定时可能出现的关键运动序列问题。这对于以建筑物为主的场景而言是非常有用的。文献12中提出的方法可以用一张或两张图片恢复出建筑物模型，其中用到了建筑物

15、中常见的几何结构作为约束，例如平行和正交性。第二类使用物体的轮廓信息。物体在图像上的轮廓是理解物体几何形状的一个重要线索。假设从不同的角度拍摄一个三维物体得到一系列图像,每张图像中都可以抽取出物体的轮廓，从投影中心发出经过轮廓点的射线构成了一个锥壳，锥壳和锥壳内的部分占有空间中一块体积。不同角度拍摄的图像各自具有这样的锥体。所有这些锥体的交集称为物体的视觉包络(VisualHulDo对于凸物体而言，这种方法简单可靠。但是实际生活中大部分物体要么有起伏，要么有孔洞，对于这样的非凸物体使用基于轮廓的方法重建会丢失凹进部分的细节。文献15提出一种方法找出非凸物体中哪一部分与几何外形有关。为此文中把视觉包络分成两部分：外包络(externalhull),即所看到的物体外形的凸包与视点所成的锥；内包络(intemalhull)即物体外缘与视点所成的锥。接下来作者分析给出了计算内外包络的算法以及复杂度。文献16用代数曲面根据物体的轮廓线来恢复三维表面。这是一个线性方法，利用了三维点和切平面之间的对偶性质，并且用代数曲面来表示三维表面，其中代数曲面是隐式的二次或更高次多项式。利用物体轮廓建模一般需要较多的图像。被动法是在自然光条件下获得三维信息的方法，其中包括:阴影恢复形状法、纹理恢复形状法、手动交互操作法等;基于多幅图像的三维重建方法包括:立体视觉法、运动图像序列法、光度立体学方法等