单视榫卯线图三维重建方法研究及应用

发布时间：2020-07-16 10:14

【摘要】：榫卯结构是中国古代建筑、家具及其它木制器械的主要结构方式。在中国建筑史上,榫卯是最早具有科学设计意义的语言,它通过阴阳交互、凹凸错落的连接方式,拥有很好地结构稳定性,充分彰显了我国早期卓越的科学成果,并蕴含了古人的精神价值和丰富的想象力。在当今的中国,科技与经济得到迅速的发展,在科技方面移动互联网越来越受到人们的重视;随着经济的好转中国也进入了自己的 文艺复兴‖,越来越多的传统技艺重新回到人们的视线中,这其中包括对榫卯的研究,如何使用高新技术对榫卯展开研究与应用成为一个很好的研究方向。本文将面向移动应用,以二维榫卯线图为研究对象,研究榫卯结构的三维重建及移动端的增强现实实现。面临的问题一方面是从二维转换三维缺少维度信息和隐藏信息,需要完善线图拓扑结构,寻找到z维度坐标;另一方面是通过手机获取真实图像会根据自然环境、拍摄时间、拍摄角度等不同对图像成像造成影响。为解决上述问题,对基于单视榫卯线图进行三维重建和增强现实系统的研究工作主要包括以下几个方面:为解决缺少隐藏信息和维度信息问题,本文使用推测隐藏结构算法完善线图拓扑结构,弥补由单一视角观察目标物体的局限性导致线图重要信息缺失的问题;使用基于性质的回路搜索改进算法识别线图可见面,减少无效回路、降低干扰、提高搜索效率,并解决特殊榫卯线图回路搜索问题。为适应由移动设备采集的图像在旋转变换、尺度缩放、仿射变换等方面的影响,并尽可能保持精度高、鲁棒性好且速度快的用户体验。本文通过图像处理、三维注册和虚实结合几个模块实现增强现实系统。通过分析在噪音影响下的实验结果得出相关结论。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41
【图文】：

北京工业大学工程硕士专业学位论文研等方面都能带来极大的便利。除此之外在手机上显示根据单视线图重建的榫卯三维模型还具有很多的意义。第一，可以有效精确的重现古人智慧；第二，利用增强移动设备实现这个功能，提高有趣性，加深对人的教育意义；第三，具有可移植性，可以移植到其他的内容上，进行别的研究。

研等方面都能带来极大的便利。除此之外在手机上显示根据单视线图重建的榫卯三维模型还具有很多的意义。第一，可以有效精确的重现古人智慧；第二，利用增强移动设备实现这个功能，提高有趣性，加深对人的教育意义；第三，具有可移植性，可以移植到其他的内容上，进行别的研究。图 1-1 榫卯的应用Figure 1-1 Application of mortise-and-tenon

图 1-3 部分榫卯展示Figure 1-3 Partial mortise-and-tenon display1.2 国内外研究现状1.2.1 基于单视线图三维重建技术的发展和研究现状三维重建是计算机视觉的研究重点之一，它的主要目的是从所已知的二维图像或线图信息中提取三维深度坐标进行三维重建。主要步骤是首先对从图中获取到的点、边信息进行分类，使用相关方法进行分析，根据已知二维信息求解物体的三维信息，最后在三维空间中构造出与二维图形对应的三维物体[3]。相比于国内，国外对三维重建的研究要更早且更成熟。当在接收信息很少的情况下，人眼可以很容易的将二维图形转换成三维信息，因此在研发阶段，我们更多的希望计算机能够具有像人眼一样的能力，实现对单视线图进行信息获取、识别完善构成三维拓扑结构。这个过程需要增加一些相应的准则和约束来推出三维结构。最早分析线图的方法是线标记[4]，Roberts[5]在很早以前就开始研究线图

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈静;;榫卯元素在现代设计领域的拓展设计研究[J];包装工程;2017年06期

2 周乾;杨娜;;故宫古建榫卯节点典型残损问题分析[J];水利与建筑工程学报;2017年05期

3 闫鑫荻;;榫卯[J];IT经理世界;2015年23期

4 李敏;吴智慧;毛轶超;;现代红木家具榫卯形式的研究[J];包装工程;2015年04期

5 苍夜;薛文静;;榫卯里外[J];中华手工;2015年09期

6 陈龙财;;基于家具榫卯技艺的改良与创新研究[J];天工;2018年09期

7 陈景超;;浅析榫卯在现代建筑中的应用与传承[J];文存阅刊;2018年15期

8 马清竹;;榫卯联接[J];中华民居(上旬版);2016年03期

9 闫东昆;张慧;;榫卯,匠心,坚固[J];知识就是力量;2017年03期

10 王环宇;;榫卯结构与“榫卯文化”[J];长江丛刊;2017年23期

相关会议论文 前10条

1 牛文义;;古建筑木构件节点榫卯作用分析与阻燃防火技术的研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（3）[C];2009年

2 葛鸿鹏;周鹏;伍凯;赵鸿铁;;古建木结构榫卯节点减震作用研究[A];第二届全国工程结构抗震加固改造技术交流会论文集[C];2010年

3 张令心;郭宁;刘洁平;;穿斗木构架房屋榫卯节点传力特性、破坏形态和耗能机理分析[A];第25届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2016年

4 刘杰;何小涌;刘群;;超高榫卯式满堂支撑体系承载力试验研究及有限元分析[A];第十四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2014年

5 谢启芳;赵鸿铁;薛建;阳隋;姚侃;;中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究[A];古建筑施工修缮与维护加固技术交流集锦[C];2008年

6 马炜;杨俊杰;沈黎;章雪峰;;销连接榫卯节点木构件抗侧力性能研究[A];《工业建筑》2016年增刊Ⅱ[C];2016年

7 马春艳;段树金;林玉森;;榫卯连接组装钢框架自振特性试验研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2010年

8 刘航;吴昆仑;贺宇龙;吴岳松;;新型预应力榫卯砌块墙拟静力抗震性能试验研究[A];第十八届全国混凝土及预应力混凝土学术会议暨第十四届预应力学术交流会论文集[C];2017年

9 王小盾;刘洋;陈志华;张智升;刘红波;;榫卯式脚手架与其他脚手架性能对比分析[A];第十五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2015年

10 乔迅翔;;侗居穿斗架关键技艺原理[A];2014年中国建筑史学会年会暨学术研讨会论文集[C];2014年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 毕国学;引领家具风尚再现鲁班榫卯工艺[N];深圳商报;2019年

2 范昕 钱雨彤;榫卯，比汉字更早的华夏记忆[N];文汇报;2018年

3 罗杨;榫卯发微[N];中国艺术报;2018年

4 本报记者 董蕾阳 通讯员 罗玉鹏 张越玮;北京大兴：构建“榫卯”式社区安防体系[N];人民公安报;2018年

5 颜庄;榫卯+家具 穿越千年的科技与生活[N];中国文化报;2018年

6 ;古代建筑营造传统工艺科学化研究[N];中国文物报;2016年

7 全国政协委员 杨志明;让中国木匠出彩[N];中国劳动保障报;2017年

8 伊红梅;榫卯：京作硬木家具制作技艺的文化价值[N];中国艺术报;2017年

9 海南日报记者 邓钰;木匠赖贻权：榫卯之间匠心传[N];海南日报;2017年

10 鹏程;瑰丽镶嵌：传统榫卯结合二次镶嵌[N];中国黄金报;2017年

相关博士学位论文 前3条

1 高永林;基于木材摩擦机理和嵌压特性的传统木结构典型榫卯节点试验研究及理论分析[D];昆明理工大学;2017年

2 李小伟;古建筑双跨木结构抗震性能研究[D];长安大学;2009年

3 张锡成;地震作用下木结构古建筑的动力分析[D];西安建筑科技大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 唐竹;单视榫卯线图三维重建方法研究及应用[D];北京工业大学;2018年

2 戴智彪;古建筑木结构带雀替榫卯节点力学性能与加固试验研究[D];北方工业大学;2018年

3 邱臻;榫卯式预制混凝土节点受力性能试验研究[D];烟台大学;2018年

4 何川南;浙江临海匠派大木构件组织及榫卯标准化现象研究[D];浙江大学;2017年

5 何小涌;新型榫卯式满堂支撑体系承载性能研究[D];天津大学;2014年

6 康敏;传统木构建筑榫卯连接静力性能研究[D];北京交通大学;2011年

7 赵有军;古木材榫卯节点抗震性能的研究[D];扬州大学;2015年

8 罗勇;古建木结构建筑榫卯及构架力学性能与抗震研究[D];西安建筑科技大学;2006年

9 侯建;契合形态的理性研究[D];西安美术学院;2017年

10 熊方;榫卯式钢管脚手架试验研究及力学性能分析[D];天津大学;2016年

本文编号：2757876