论文总字数：28174字

摘 要

随着虚拟现实的愈发普及，以及为了解决测绘学科日常教学中实验时间少，复杂实验难以开设，危险场景不能去，新型贵重仪器不足等问题，需要发展虚拟仿真教学。本文通过研究基于图像的三维建模，并且尝试将基于图像的三维建模与参数化建模相结合，探索发展虚拟仿真教学技术上更多的可能性。

本文研究利用Autodesk 123D Catch，对水准仪实现基于图像的三维建模。根据软件对像片质量的要求，研制出一套最优拍摄方案。拆卸水准仪后，对部分水准仪零件进行拍摄，并导入软件生成模型。之后将生成的模型分别在123D Catch和 3DS MAX中进行处理。同时在3DS MAX中对部分零部件进行参数化建模。

最后，将图像建模和参数化建模的模型在3DS MAX中进行组装，得到一个完整的水准仪模型。并通过关键帧功能实现模型的“炸开”。实现上述功能后，分析模型格式转换技术，对图像建模和参数化建模进行系统比较，得出结论。

通过本设计的模型整合阶段的实验，两种建模方法生成的模型也可以在三维模型软件中组合在一起，组成新的模型。由于基于图像的三维建模技术还不够发达，在很多部分仍需改进。目前的建模方案仍应以参数化建模为基础，在获取参数困难或建模工程量浩大的情况下，利用图像建模进行辅助建模，可得到最佳建模效果。

关键词：三维建模，123D Catch，3DS MAX，水准仪，模型组装

Several technical studies of Autodesk 123D three-dimensional modeling

Abstract

With the increasing popularize virtual reality, and in order to solve the time degradation of experiments in daily teaching life, difficulty of setting up complicated experiments, inaccessibility of danger scenes and shortage of expensive new equipments, we need to develop virtual simulation teaching. In this paper, through the research of image-based three-dimensional modeling, try to combine image-based 3D modeling and parametric-based 3D modeling, explore more possibilities of the development of virtual simulation technology teaching.

In this paper, we use Autodesk 123D Catch to achieve image-based three-dimensional modeling of Leveling. According to the requirements for photo quality from the software, we developed a set of optimal shooting plan. After the demolition of the leveling, we shoot some parts and import the photos into the software to generate models. Then the resulting models are processed separately in 123D Catch and 3DS MAX. Meanwhile complete parametric modeling of some parts of the leveling in 3DS MAX.

Finally, the image modeling and parametric modeling models are assembled in 3DS MAX to form an integrated leveling model. And through the key frame function implement the "explode" of the model. After the realization of the above functions, analyze model format conversion technology, systematically compare image modeling and parametric modeling and draw a conclusion.

Through the experiments in the phase of model integration, the model which generated from two modeling methods can be combined together in three-dimensional modeling software, and form a new model. As the image-based modeling technology was not fully developed, in many parts it still needs to be improved. The current modeling plan should continue to be based on parametric modeling. In the case of difficulty in obtaining of parameters or vast quantities of modeling, we can use image-based modeling to assist in modeling and achieve optimal modeling effect.

KEY WORDS: three-dimensional modeling, 123D Catch, 3DS MAX, leveling, model assembling

目 录

摘 要 III

Abstract IV

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 水准仪结构介绍 7

1.3.1 水准仪的构造 7

1.3.2 仪器的拆卸 8

1.4 设计所用软件介绍 4

1.4.1 Autodesk 123d catch简述 4

1.4.2 3DS MAX简述 4

1.5 本文的主要研究内容与技术路线 5

1.5.1 主要研究内容 5

1.5.2 技术路线 6

1.6 本章小结 6

第二章 基于图像的水准仪建模 7

2.1 像片的获取 9

2.2 模型的建立 12

2.3 模型的修整 16

2.3.1 使用Autodesk 123D Catch进行修整 16

2.3.2 使用3DS MAX进行修正 17

2.4 本章小结 18

第三章 基于几何造型的参数化建模技术 19

3.1 模型的建立 20

3.1.1 微倾手轮 23

3.1.2 圆水准器 26

3.2 模型的组装 27

3.3 本章小结 30

第四章 实验结果与分析 31

4.1 两种方法的优缺点比较 31

4.1.1基于图像的建模 31

4.1.2 基于几何造型的参数化建模 31

4.1.3 两条技术路线的比较 32

4.2 数据格式转换技术分析 32

4.2.1 dwg格式文件分析 32

4.2.2 fbx格式文件分析 33

4.2.3 obj格式文件分析 33

4.2.4 三种格式转换分析比较 33

4.3 尺度转换技术分析 34

第五章 总结与展望 35

5.1 本文工作总结 35

5.2 未来研究展望 35

参考文献（References） 1

第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

目前测绘学科在日常实践教学中，出现了不同程度上的问题，如用于实验的课时很少，出于安全考虑不能去某些危险工地进行实地考察与参观，一些复杂的实验由于技术设备的原因难以开设，新型贵重仪器不足等。而这些问题，均可通过虚拟仿真教学解决。

虚拟现实（VR）的应用越来越普及，已经深入到普通百姓的日常生活中。3D建模是这一应用的核心技术之一。现有的3D建模技术主要有以下三种：

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