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      2. 故宮信息管理系統(tǒng)設(shè)計研究論文

        時間:2022-10-02 22:21:35 論文 我要投稿
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        故宮信息管理系統(tǒng)設(shè)計研究論文

          摘要:針對當(dāng)下故宮網(wǎng)頁管理信息系統(tǒng)仿真性差、可交互性弱、數(shù)據(jù)二維等不足,本文提出一種基于Direct3D的信息管理系統(tǒng),具體介紹了該信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。該系統(tǒng)應(yīng)用到三維平臺中,能夠?qū)崿F(xiàn)三維場景交互,多種方式查詢屬性信息,真實、快速的展現(xiàn)故宮場景。

        故宮信息管理系統(tǒng)設(shè)計研究論文

          關(guān)鍵詞:信息管理系統(tǒng);Direct3D;拾取

          1概述

          故宮網(wǎng)頁管理信息系統(tǒng)展示了故宮的基本屬性信息,能夠滿足故宮游客基本的信息需求,以及相關(guān)工作人員工作協(xié)調(diào)。但其量測數(shù)據(jù)真實性差,交互性弱,且沒有模型數(shù)據(jù)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,三維可視化已成為未來信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向。作為中國最具代表性的古建,更需要用現(xiàn)代技術(shù)的手段保存信息。本文提出一種基于Direct3D的信息管理系統(tǒng),存儲三維激光掃描數(shù)據(jù)、精細(xì)化建模模型,以及高像素影像數(shù)據(jù),實現(xiàn)故宮場景的真實化虛擬。通過交互操作的方式入庫數(shù)據(jù),查詢屬性信息,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行有權(quán)限的維護(hù),實現(xiàn)對故宮現(xiàn)有條件下高精度數(shù)據(jù)存儲與管理。

          2信息管理系統(tǒng)原理構(gòu)建

          信息管理系統(tǒng),需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入,數(shù)據(jù)的交互查詢,以及數(shù)據(jù)信息的維護(hù)。在本文中信息數(shù)據(jù)主要包含最原始數(shù)據(jù):三維激光點云,高像素影像,建筑屬性描述文檔;中間處理后的數(shù)據(jù)有:精簡、配準(zhǔn)等處理完善的點云,貼圖完成后的真彩色點云,點云構(gòu)建三角網(wǎng),以點云為基礎(chǔ)利用應(yīng)用軟件構(gòu)建精細(xì)模型數(shù)據(jù)。系統(tǒng)實現(xiàn)功能主要包括:數(shù)據(jù)的錄入與有權(quán)限維護(hù),數(shù)據(jù)處理;主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的顯示以及交互操作查詢上。

          2.1信息錄入。三維激光掃描儀獲取的故宮建筑精細(xì)點云、高像素相機(jī)獲取的高清影像數(shù)據(jù)是故宮信息管理系統(tǒng)信息的最原始來源。點云構(gòu)建點云模型,高清影像貼圖點云模型構(gòu)建真彩色點云模型和以點云模型為基礎(chǔ),用應(yīng)用軟件建造故宮建筑精細(xì)模型是該信息系統(tǒng)主要的信息來源。系統(tǒng)運(yùn)行后,以界面響應(yīng)的方式,通過OBJ網(wǎng)格數(shù)據(jù)讀取模型,錄入屬性信息的字段以及導(dǎo)入圖片信息。當(dāng)原有的信息出現(xiàn)錯誤以及建筑信息更新的情形,則只需要重新錄入數(shù)據(jù),覆蓋原有的數(shù)據(jù)就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新。數(shù)據(jù)是通過表格存儲,在提示既有權(quán)限驗證的條件下,只保存一份數(shù)據(jù),并能達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)的目的。

          2.2信息查詢

          2.2.1拾取原理。拾取是用戶通過鼠標(biāo)在屏幕上的單擊行為來選中三維場景的某個對象的過程。在實現(xiàn)拾取過程中,需要完成以下工作:根據(jù)屏幕上鼠標(biāo)點擊的一點S,找到其對應(yīng)的投影空間中的點Q,再將點Q變換到取景空間(viewspace)中為P點;計算出Eye經(jīng)過點P發(fā)射出的一條射線的方程。把射線、物體變換到同一空間中。最后進(jìn)行相交測試。如果相交,那么取與攝像機(jī)最近的相交點。射線-三角形相交判斷主要包括:計算射線和三角形所在平面的交點;判斷交點是否在三角形內(nèi)部。常用判斷方法有:面積法、內(nèi)角和法、重心坐標(biāo)法。

          2.2.2查詢方式。系統(tǒng)基于Direct3D,應(yīng)用Windows窗口程序搭建框架實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)庫中建立對應(yīng)表格。建筑屬性表格包含名字、建筑等級、建筑所在區(qū)域、建筑構(gòu)件使用彩色樣式、該建筑中存放珍品字段,用以描述該建筑特性。而建筑隔間表格則包含面積大小、區(qū)域功能、特殊注釋字段,用以描述建筑隔間特性。同時,在拾取中,通過利用新建彈出框,顯示建筑的特色攝影照片,以及當(dāng)下建筑的詳細(xì)信息。本文中實現(xiàn)三種方式查詢,一是通過建立數(shù)據(jù)庫樹節(jié)點,點擊數(shù)據(jù)庫節(jié)點拾取;二是通過屏幕點擊,利用射線相交法拾取。三是通過輸入建筑名字,以文字做關(guān)鍵字查詢。在建筑結(jié)構(gòu)中ID為鏈接關(guān)鍵點。(1)新建數(shù)據(jù)庫以單個建筑為獨立單元。點擊數(shù)據(jù)庫節(jié)點,獲取對應(yīng)建筑的ID,從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù),進(jìn)行繪制,從而顯示。(2)通過界面拾取,交互獲取到建筑數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),通過ID讀取數(shù)據(jù),進(jìn)行繪制。(3)建筑物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中,名字同樣是獨一無二的。輸入名字,查詢到對應(yīng)建筑物數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),獲取正確ID,從而獲取數(shù)據(jù)。

          3結(jié)論

          本文提出基于Direct3D的信息管理系統(tǒng),融合與故宮精細(xì)建模平臺上,實現(xiàn)了對故宮現(xiàn)有精細(xì)化數(shù)據(jù)的存儲、管理,以及可視化交互展現(xiàn)。實現(xiàn)快速、虛擬現(xiàn)實程度高、可靠性好。

          3.1系統(tǒng)基于Direct3D圖形繪制API,應(yīng)用GPU可編程管線技術(shù),實現(xiàn)對故宮精細(xì)建模模型、大數(shù)據(jù)點云實時繪制,實現(xiàn)高程度真實化渲染。

          3.2系統(tǒng)設(shè)計多種方式查詢屬性信息,便于交互操作。

          3.3以此為基礎(chǔ),可以應(yīng)用于其他古建,進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。在古建信息存儲管理、在旅游開發(fā)上,可以開發(fā)更多交互應(yīng)用,實現(xiàn)現(xiàn)代模式的旅游。且以此原理為基礎(chǔ),構(gòu)建虛擬現(xiàn)實的場景,開發(fā)游戲以及鍛煉人的腦力等三維真實化項目具有很好的著力點。

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