虚拟现实技术：几何建模技术

几何建模是开发虚拟现实系统过程中最基本、最重要的工作之一。虚拟环境中的几何模型是物体几何信息的表示，设计表示几何信息的数据结构、相关的构造与该数据结构的算法。虚拟环境中的每个物体包含形状和外观两个方面。物体的形状由构造物体的各个多边形、三角形和顶点来确定，物体的外观则由表面纹理、颜色、光照系数来确定。因此，用于存储虚拟环境中几何模型的模型文件应该提供上述信息。同时，还要满足虚拟建模技术的常用指标，例如，交互式显示能力、交互式操纵能力和易于构造的能力。

对象的几何建模是生成高质量视觉图像的先决条件。它是用来表述对象内部固有的几何性质的抽象模型，所表达的内容包括以下几个方面：

（1）对象中基元的轮廓及反映基元表面特点的属性，如颜色。

（2）基元间的连续性，即基元结构或对象的拓扑特性。连续性可以用矩阵、树、网络等描述。

（3）应用中要求的数值和说明信息。这些信息不一定是与几何形状有关的，例如，基元的名称、基元的物理特征等。

通常几何建模可以通过以下两种方式实现。(www.xing528.com)

1.人工的几何建模方法

利用虚拟现实工具软件编程进行建模，如OpenGL、Java 3D、VRML等。这类方法主要针对虚拟现实技术的特点而编写，编程容易、效率较高。直接从某些商品图形库中选取所需的几何图形，可以避免直接用多边形拼构某个对象外形时烦琐的过程，也可以节省大量的时间。利用建模软件进行建模，如AutoCAD、3ds Max、Maya等。用户可交互式地创建某个对象的几何图形，但并非所有要求的数据都以虚拟现实要求的形式提供，实际使用时必须通过相关程序或手工导入自制的工具软件中。

2.自动的几何建模方法

自动建模的方法有很多，最典型的是采用三维扫描仪对实际物体进行三维建模。它能快速、方便地将真实世界的立体彩色物体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，而不需进行复杂、费时的建模工作。

在虚拟现实应用中，有时可以采用基于图片的建模技术。对建模对象实地拍摄两张以上的照片，根据透视学和摄影测量学原理，标志和定位对象上的关键控制点，建立三维网络模型。如可以使用数码相机直接对建筑物等进行拍摄，得到有关建筑物的照片后，采用图片建模软件进行建模，如MetaCreations公司的Canoma是比较早推出的软件，适用于由直线构成的建筑物；REALVIZ公司的ImageModeler是第二代产品，可以制作复杂曲面物体；最近，Discreet推出了Plasma等软件。这些软件可以根据所拍摄的一张或几张照片进行快速建模。这类软件与大型3D扫描仪相比，有使用简单、节省人力、成本低、速度快的优点。但其实际建模效果一般，常用于大场景中建筑物的建模。