[发明专利]面向数字博物馆的三维场景精细化重建方法

权利要求书

1.一种面向数字博物馆的三维场景精细化重建方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)针对待重建场景中的展品进行相机标定；

(2)生成点云模型，然后在点云模型的基础上，借助光能传递与光线追踪构建待重建场景中展品的实时光照渲染模型；

(3)利用3Ds Max进行模型和场景的建模；

(4)进行模型和场景的整合，得到满足数字博物馆要求的三维重建场景。

2.如权利要求1所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于所述步骤(2)中，使用Autodesk Recap将点云数据转换为*.rcs或*.rcp格式，然后导入3Ds Max软件进行使用；在3Ds Max软件中，使用点云切片工具对需要建模应用部分的点云数据进行截取，得到想要使用的部分，然后开启捕捉功能，参照点云数据实现逆向建模。

3.如权利要求1所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于所述步骤(2)中，采用如下步骤实现光能传递：

步骤1：将场景分割成大量的小多边形，同时使光源处于未出射光的状态；

步骤2：找到未出射光能最大的一个小多边形，把它出射的光能加到其它所有的小多边形上，然后将这个小多边形的未出射光设为零；

步骤3.反复执行步骤2，场景将由暗变亮，逐渐逼近真实效果，然后将结果存储起来。

4.如权利要求1所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于所述步骤(2)中，采用如下步骤实现光线追踪：

从观察点所在的位置出发，通过一个像素做一条射线，追踪这条射线；如果这条射线和一个物体表面交于一点，记下这一点，再判断是否有镜面反射/折射发生？如果有，从这一点产生新的反射/折射射线，继续追踪过程；重复上述步骤，直至生成一棵二叉树，这个像素的亮度就是该二叉树中所有节点的亮度和；对于图像中的所有其它像素，重复以上步骤得到图像。

5.如权利要求4所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于：

在光线追踪中，提前限定追踪过程所需要的深度。

6.如权利要求1所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于所述步骤(3)中，在3DsMax通过如下步骤使用光线跟踪创建图像：

步骤1：通过监视器上的像素，直到它与一个曲面相交；

步骤2：从相交点开始，跟踪光线到环境中的每个光源；如果到达光源的光线未被其他对象阻挡，则来自光源的灯光用于计算曲面颜色；

步骤3：如果相交的曲面有光泽的或透明，进一步确定在要处理的曲面中或通过这一曲面能看到什么；所述步骤1和所述步骤2在反射方向反复执行，直到遇到另一曲面；后续相交点的颜色也用于计算原始点的颜色；

步骤4：如果第二个曲面也是反光的或透明的，则重复光线跟踪过程，以此类推，直到达到迭代的最大次数或没有更多的相交曲面为止。

7.如权利要求1所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于所述步骤(3)中，在3DsMax通过如下步骤使用光能传递：

步骤1：基于对象将场景的副本加载到光能传递引擎；

步骤2：按照对象的单个对象属性细分每个对象；

步骤3：将基于平均场景反射比和多边形的数量发射一定数量的光线；其中，最亮的光源将比最暗的光源发射更多的光线，所述光线围绕场景随机反弹，并在各个面上积蓄能量；

步骤4：通过提取面中的所有能量，并将其扩散到最近的顶点来更新视口。

8.如权利要求1所述的三维场景精细化重建方法，其特征在于还包括步骤(5)：

采用超分辨率重建算法，用较低分辨率的模糊图像或视频文件重建出具有较高分辨率的清晰图像或视频文件。