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随着计算机图形学、仿真技术的飞速发展,虚拟现实技术引起越来越多的关注,并在城市规划、旅游宣传、工业仿真等各个行业得到普及应用,发挥着重要的作用。其中,虚拟三维场景的构建是实现虚拟现实的重要环节,不仅丰富了人们探索三维空间事物模拟与表达的方式,而且为建立友好的人机交互环境提供了可靠的基础。然而三维场景的构建数据量大、复杂程度高的问题也成为关注的焦点,如何构建轻量级的模型数据以及高效的建模方法成为研究的关键。首先介绍了虚拟现实技术的概念和特点,以及国内外相关虚拟三维场景构建的研究进展。在此基础上,分别阐述了虚拟现实技术中三维场景构建的不同方法。结合自己的工作,重点研究了利用三维全景技术和三维激光扫描与重建技术进行虚拟三维场景的构建。讨论了实现这两种技术的主要工作流程,全景图像拼接、点云滤波等步骤的算法实现以及结果的对比,分析了三维激光扫描技术在建筑物可量可测方面的优势。最后给出了这两种方法的应用案例:一是虚拟三维全景浏览系统的实现;二是宏村古建筑三维场景的实现。 本研究主要内容包括:⑴讨论了三维全景、激光扫描与三维重建这两种方法实现的原理、特点及优势。并针对特定场景,制定合理的研究技术路线。⑵研究了三维全景实现的关键问题。讨论了全景图生成的主要工作流程,包括图像数据的采集、坐标投影转换、拼接融合以及最终全景图的发布。重点讨论了不同拼接算法实现的原理,并利用SIFT算法完成图像的拼接工作,分析了该种算法的优缺点。同时实现了基于WEB的校园三维全景虚拟浏览系统。⑶研究了利用海量点云数据进行三维重建的关键问题。介绍了利用激光点云数据实现三维重建的流程,包括点云数据的配准、滤波简化、几何建模等,讨论了各步骤需要注意的事项。分析了不同配准和滤波简化算法的实现原理和对点云的处理效果。重点突出了点云数据在大规模建筑物三维重建时可测可量的作用。最后利用SketchUp软件实现建筑物三维场景的构建,并给出宏村古建筑三维建模的结果并分析了其优势。