实验九 面片建模及实例

《摄影测量学》实验报告实验序号：实验二实验项目名称：建筑三维建模篇二：3d max建模实习报告3d max建模实习报告一．实习目的：1、使我们更加深入了解vi设计的本质、价值、手段；2、培养我们对各企业标志及整体形象的分析能力；3、提高独立为某企业进行视觉形象设计的能力；4、重点培养学生的创意思维能力。

5、掌握三维建模、材质、灯光、镜头等基本方法和理论，对于基本操作建模、模型修改、材质赋予、灯光相机等各方面有一个系统而全面的认识和了解，能够熟练掌握常用的基本操作，并具备相应的自学能力。

二．实习内容：1、软件的了解：3ds max(3d studio max)是目前世界上应用最广泛的三维建模、动画、渲染软件，广泛应用于影视动画、建筑设计、广告、游戏、科研等领域。

3ds max 在中国十分流行，是使用最普遍的软件。

3ds max 可以说是游戏开发的老大，其在cs、星际争霸、魔兽争霸、传奇、盟军敢死队、古墓美影、等游戏中都立下了汗马功劳，最新的几版软件对游戏方面的功能也是大大加强。

其它三维相关软件还有：maya、softimage、cinema_4d、lightwave、zbrush、houdini、poser、motionbuilder、silo、modo...，在此不做介绍。

2.实习项目：（此项目是最简单的建模，所以对建筑没有进行贴图） 3d max建模的基本命令。

快捷几何体：可以直接创建球型、柱体、锥体等标准几何体，也可以创建胶囊体等扩展几何体，并可以通过修改参数来改变物体形状；放样：有loft、fit、bevel、lathe等几种放样方法，这几种方法都是跟截面有关的建模方法；nurbs：适合建一些流线型的物体，3ds max这种建模方式能力较弱，也好久没有更新功能，很少人用；多边形建模方式（editable poly）：这是3ds max最强的地方，在几种三维软件中居于绝对优势，适合建人物、生物模型、游戏模型等，也有很多设计师用来建车模等工业模型，是需要认真学习的知识点；面片建模(patch grids)：适合建车模、人物模型等，跟多边型建模有相似的地方，控制精准，调节复杂一些；其它方法：除上述方法，还有其它一些方法，包括使插件等，不详述。

九屏图绘制例子一、九屏幕图的构成九屏幕图法是TRIZ 中典型的系统思维方法，能偶对情境进行整体考虑，帮助工程师从结构、时间以及因果关系等角度对问题进行全面、系统的分析，该方法不仅研究问题的现状，而且考虑与之相关的过去、未来和子系统、超系统等方面的动态等。

九屏幕法以空间为纵轴，来考察“当前系统”及其“组成（子系统）”和“系统的环境与归属（超系统）”，以时间为横轴，来考察上述三种状态的“过去”、“现在”和“未来”，技术或者工艺前一项和后一项状态是什么。

同时，超系统、当前系统、子系统是一个相对的概念，比如，如果当前系统研究的是汽车，那么子系统包括车轮、车体、车灯、座椅、悬挂等，超系统为交通系统、路面等。

如果当前系统是车轮，那么超系统为汽车的其他部件和路面等，子系统为轮胎、轮毂等。

从中可以看出，当前系统的选择，影响着超系统和子系统的选择，之间为相对的概念。

九屏幕图的目的是，寻找资源，分析清楚系统的构成与环境。

第一，从技术系统本身出发，考虑可用资源。

第二，考虑技术系统的子系统、超系统中的资源。

第三，考虑系统的过去和未来，从中寻找可利用的资源。

第四，考虑超系统和子系统的过去和未来。

二、九屏幕图的类型1．基于技术系统进化的九屏幕图TRIZ 理论的核心思想之一是任何技术系统都是按照一定的客观规律向前进化的，在九屏幕图中也得到了体现。

基于技术系统进化的九屏幕图是以当前系统及过去与未来的一种进化关系而形成的。

根据实际解决技术难题的经验和培训心得，通常基于技术系统进化的九屏幕多为图 1 所示箭头的逻辑关系。

此类九屏幕图主要用于在系统宏观层面的分析，寻找资源解决问题和开展产品技术预测。

2．基于工艺和操作流程的九屏幕图基于工艺和操作流程的九屏幕是以产品的工艺或操作流程为逻辑关系组成，因此系统的过去并不是指完成当前系统功能的过去的替代品，而是指前道工序或产品。

当前系统存在问题的解决办法是，除考虑子系统和超系统中的可用资源外，还要考虑前道工序或操作是否可以提前采取措施进行预防，后道工序或操作是否可以采取措施补救，或者是在现有前道工序和后道工序间再增加一个工艺或一个操作流程，来保证当前系统的稳定运行，而不是直接考虑采用措施替换当前系统。

碎纸片的拼接复原摘要图像碎片自动拼接复原是需要借助计算机把大量碎片重新拼接复原成初始图像的完整模型，这一研究在考古、刑侦犯罪、古生物学、医学图像分析、遥感图像处理以及壁画保存复原等方面具有广泛、实际的应用。

本文主要解决碎纸机破碎文档的自动拼接复原问题。

我们利用图像数字化技术，借助Matlab软件将图像转化为矩阵。

通过建立数学模型，运用矩阵论、自定义相似度方法、遗传算法等方法，对数据进行处理，实现对图像碎片自动拼接，从而将所给碎片拼接复原为完整图像。

我们首先把碎片图形进行二值化处理，根据所给纵切黑白碎片边缘的像素关系(相邻两张碎片，一张碎片矩阵右边的像素与另一张碎片左边的像素相同 )，我们采和自定义相似度算法，利用附件求出碎片间的相似度，然后根据所需要满足的条件即相似度最大原则，建立了纵切碎片拼接模型一及其算法，运用Matlab编程实现该模型，并得到碎片复原结果（见附录1）。

关键词：碎片拼接矩阵论图形二值化相似度模型一、问题重述1.1背景：破碎文件的拼接和复原对于司法物证复原、历史文献再现和军事情报获取等方面都有极其重要的作用。

于是碎纸片的拼接复原技术便成为图像处理与模式识别领域中的一个崭新典型的应用。

图像配准是图像拼接复原的基础，而且图像配准算法的计算量一般非常大，因此图像拼接复原技术的发展很大程度上取决于图像配准技术的创新。

本文将通过图像提取技术获取一组碎纸片的形状、颜色、文字等信息，然后利用计算机进行相应的处理从而实现对这些碎纸片的自动拼接复原。

1.2重述：该题研究的是如何对碎纸片进行拼接复原。

传统上，拼接复原工作需由人工完成，准确率较高，但是效率低。

随着计算机技术的发展，当碎纸片数量巨大的时候，人们试图开发碎纸片的自动拼接技术，以提高拼接复原的效率。

对于给定的来自同一页印刷文字文件的碎纸机破碎纸片（仅纵切），建立碎纸片拼接复原模型和算法，并针对附件给出的中文文件的碎片数据进行拼接复原。

如果复原过程需要人工干预，写出干预方式及干预的时间节点。

⾯⽚建模⾯⽚建模是⼀种介于⽹格建模与NURBS建模之间的建模⽅法。

相对于⽹格对象来说（多了⼏个可调节轴），⾯⽚只要⽐较少的⾯就可以创建逼真的光滑效果，⽤户只要⽐较少的控制点，就可以控制整个模型；相对于NURBS模型来说，使⽤⾯⽚建模可以节省系统资源，⾯⽚建模是⼀种创建光滑曲⾯的理想⽅式，当为其添加Edit Patch编辑修改器后，可以像编辑⽹格对象那样，随意地对其⼦对象进⾏编辑，创建复杂的模型。

⾯⽚建模是将⼆维图形结合起来形成三维⼏何体的⽅法。

在⾯⽚建模中，主要使⽤两个特殊的编辑修改器，即是Cross Section和Surface，⾯⽚是根据样条线边界形成的Bezier表⾯。

⾯⽚建模有很多优点，它不但直观，⽽且可以参数化地调整⽹格的密度。

⾯⽚的构架⾯⽚的样条线⽹络被定义为⾯⽚的构架（Cage），见图7.45。

可以⽤各种⽅法来创建样条线构架，例如⼿⼯绘制样条线，或者使⽤标准的⼆维图形和Cross Section编辑修改器。

⾯⽚的构架⾯⽚的样条线⽹络被定义为⾯⽚的构架（Cage），见下图。

可以⽤各种⽅法来创建样条线构架，例如⼿⼯绘制样条线，或者使⽤标准的⼆维图形和Cross Section编辑修改器。

可以通过给样条线构架应⽤Surface编辑修改器来创建⾯⽚表⾯。

Surface编辑修改器⽤来分析样条线构架，并在满⾜样条线构架要求的所有区域创建⾯⽚表⾯。

对样条线的要求可以⽤3到4个边来创建⾯⽚。

作为边的样条线节点必须分布在每个边上，⽽且要求每个边的节点必须相交。

样条线构架类似于⼀个⽹，⽹的每个区域有3到4个边。

Cross Section编辑修改器Cross Section编辑修改器⾃动根据⼀系列样条线创建样条线构架。

该编辑修改器⾃动在样条线节点间创建交叉的样条线，从⽽形成合法的⾯⽚构架。

为了使Cross Section编辑修改器更有效地⼯作，最好使每个样条线有相同的节点数。

下图右边是⼏个多边形图形，左边是给这些多边形应⽤Cross Section编辑修改器后的对象。

关于碎纸片自动拼接的数学模型大学生数学建模竞赛优秀关于碎纸片自动拼接的数学模型摘要本文针对生活中破碎文件的拼接难度大，效率低等现象，从题目所给的情形出发，利用计算机软件把碎纸片图像转化为数字图像，综合运用matlab 软件中的数字图像处理方法，建立了以图与图之间的相似程度为基准的数学模型。

这个模型的评价标准很简单，就是相似度函数的值。

通过比较图像与图像之间的相似度函数的值的大小，就可以得出碎纸片的具体拼接序列。

对于问题（1），首先，用matlab 软件的imread 函数对图像的进行读取，得到数据矩阵为),(y x F i 。

其次，根据模型的假设（1），找到最右端的碎纸片，并记为),(1y x F 。

然后，以数据矩阵),(y x F i 为基础，引入相似度函数)(b sim ，并求 出相似度函数值。

最后，用matlab 工具箱中的sort 函数把所得到的相似度函数值进行排序，所得到的相似度函数值最小的图像即为与最右端的碎纸片匹配的图像。

如此重复18次，即可得附件1的中文图像的排列序号，结果如表1所示。

同理可得附件2的英文图像排列序号，结果如表2所示。

复原结果图片见论文附件的图1和图2。

对于问题（2），同样先找到最右端的11张图像和最上方的19张图像，根据图像的页边距特性确定原图像右上角的第1张图像。

利用问题（1）的算法可得最右端的11张图像和最上方的19张图像的排列序号。

然后，在问题（1）的算法的基础上，利用图像中的文字的固定间距去改进算法，缩小搜索范围，并在拼接完一行后显示一次结果，由于近似距离计算公式与人主观视觉差异，所以需要人机交互调整结果。

如此重复18次，即可得附件3的中文图像的排列序号，结果如表3所示。

同理可得附件4的英文图像排列序号，结果如表3所示。

对于问题（3），与问题（2）相似，只是碎纸片由单面变为双面。

因此在匹配图像时，引入两重相似度函数)(Q sim ，以确保正反两面能同时匹配。

课题：第四讲面片建模目的要求：1、学会面片的创建及编辑方法；2、掌握面片技术在建模中的应用；重点、难点：面片建模在实际建模中的应用教法：多媒体演示教学过程：面片建模主要针对基本的三角形面片和四边形面片进行编辑修改实现复杂造型的面片建模。

（1）、基础使用技巧一、创建面片“新建”——“几何体”——patch grids注：编辑前应先转至修改器面板下，再添加Edit patch进入修改级别。

二、焊接面片若当前已创建A、B两个对象，对当前选取对像B添加Edit patch, 再用attach吸附A，再点选Target ，在目标两点之间拖动出直线即可。

三、增加新面片为当前面片添加edit patch，进处edge级别，然后选中面片中的某一边，选择topologe （拓朴）中的任一项（分别为：add tri和add quad即添加三角形面片，四边形面片）。

四、编辑面片为当前面片添加edit patch 后，可分别对当面片从以下几个级别进行编辑：vertex、edge、patch 、element 、hadle。

五、调节面片精度为当前面片添加剂edit patch后，进入patch级别在surface para(表皮参数)卷展栏中，修改view step ( 视图参数)，render steps(渲染步数)。

一般情况下，设置view step小一些，render steps大一些，便于刷新速度的提高，又能渲染显示出良好的效果。

注：show interion 显示内部法线subdivision 细分subdivide □propage 传播六、制作凹洞创建面片，添加edit patch，进入vertex级别，调整控制点七、绘制轮廓线在front 视图中绘制圆A，在left 视图中使用移动工具，按住shift 移动复制出A、B、C、D、E，使A成为当前选择，添加edit spline,再用attach吸附BCDE于A八、绘制网线进入vertex 级别，启动三维捕捉，并设为edit points，并使用的create line绘制四条线注意：分别在top、left、front三个视图中仔细观察操作的正确性。

3DS MAX9实验报告实验报告者：王庆华实验名称：3DS MAX9在平台上制作衣橱。

实验目的：为学习者讲解在3ds max9中创建和编辑二维图形的知识，让学者知道二维图形在创建三维图形的基础上可通过为二维图形修改器等方法创建三维模型。

实验内容：创建衣橱模型实验要求：通过此次实验之后，每个同学都能够掌握3ds max中工具的使用学会如何创建和编辑二维图形，在制作的过程当中要保持清晰的思路，在制作的过程中遇到问题可以向老师提问或者与同学相互讨论。

实验步骤：步骤一：单击“图形”创建面板“样条线”分类中的矩形按钮，在左视图中单击并拖动鼠标，创建一个矩形，并在“修改”面板中设置其长宽的参数，修改器参数如图（1）创建模型如下图所示：图（1）步骤二：单击“修改”面板中的“修改器列表”下拉列表框，从弹出的下拉列表中选择“倒角”，为矩形添加“倒角”修改器，再设置“倒角值”卷展栏中的参数，完成衣橱一侧侧板的创建，设置完之后再把当前的对象隐藏起来。

倒角值参数图如（2）创建模型图如下所示：图（2）步骤三：在左视图中再创建7个矩形并调整其位置，各矩形的参数和调整后的效果，然后按为各矩形分别添加“挤出”修改器进行挤出处理，创建衣橱的背板，顶板，底板和隔板。

在制作的过程中我们可以通过最大化视口切换和缩放来调整图像的对齐，通过X,Y,Z轴来调整上下左右，最后再群组和选中隐藏。

挤出参数设置图如（3）创建的模型图如下所示：图（3）步骤四：单击“图形”创建面板“样条线”分类中“圆”按钮，然后在视图中单击并拖动鼠标，创建一个圆，在“修改”面板中设置其半径为20参数图如（4）左图所示；在按前述操作为圆添加“挤出”修改器（挤出的“数量”设为1700）创建衣架，最后在隐藏。

挤出参数图如图（4）右图所示创建的模型图如下所示：图（4）步骤五：使用“矩形”工具在前视图中创建三个矩形，并调整其位置，各矩形的参数为两旁的矩形长为225、宽为520，底部长为20、宽为540和最终效果图如图（5）所示然后为矩形添加“挤出”修改器，进行挤出处理，创建衣橱抽屉的主体，最后群组和隐藏起来。

geomagic2014建模实例Geomagic 2014是一款强大的建模软件，它能够帮助用户将物理对象转化为数字模型。

下面我将为大家介绍一个使用Geomagic 2014进行建模的实例。

某天，我在海滩上捡到了一块独特的贝壳。

贝壳的形状非常美丽，我希望能够将它转化为一个数字模型，并进行进一步的设计和制作。

我打开了Geomagic 2014软件，并将贝壳放在了扫描仪上。

通过软件中的扫描功能，我开始对贝壳进行三维扫描。

这个过程非常简单，我只需要将扫描仪沿着贝壳的表面移动，软件就会自动捕捉到贝壳的形状和细节。

扫描完成后，我得到了一个贝壳的点云数据。

接下来，我使用Geomagic 2014的点云处理功能，对点云数据进行清理和修复。

这一步非常重要，因为贝壳表面可能存在一些噪点或者缺失的部分，需要通过软件进行修复和补全。

清理和修复完成后，我使用软件中的曲面重建功能，将点云数据转化为光滑的曲面模型。

这个过程需要根据贝壳的形状和特征进行调整和优化，以确保模型的准确性和完整性。

完成曲面重建后，我对模型进行了一些细节的调整和修饰。

通过Geomagic 2014提供的工具，我可以对模型的每个部分进行操作，调整形状、添加纹理等。

这样，贝壳的数字模型就更加完善和真实了。

我将模型导出为常用的文件格式，如STL或OBJ，以便后续的设计和制作。

我可以将模型导入到其他建模软件中，进行进一步的编辑和加工，或者直接将模型发送给3D打印机进行制作。

通过使用Geomagic 2014，我成功地将捡到的贝壳转化为了一个精确的数字模型。

这个过程不仅让我感到非常有成就感，还让我更好地理解了数字建模的原理和技术。

我相信，在未来，Geomagic 2014这样的软件将会越来越普及，为我们的设计和创作带来更多的可能性。

自制几何模型，领略数学之美数学在我们眼里经常是枯燥、古板的。

铺天盖地的公式，抽象的线条和坐标。

相信大多数人都曾为之头痛不已。

今天我们放松一下，带大家一起来做个模型，领略下数学之美。

材料：纸板(木板、塑料也行，加工难度要高一点)，胶水工具：剪刀，刀片首先下载这个模板(pdf格式)将模板中的S状图形打印到纸上，你可以根据自己的需要控制打印的尺寸。

建议稍大一点，这样子虽然剪裁需要花费多一点时间，但是装配起来会容易许多。

小心的将纸模上的S形裁剪下来。

然后以此为样板，从你准备的纸板或木板上裁剪出30个这样的S形下来。

这是个需要耐心和体力的活。

如果刀子足够锋利的话，可以节省不少时间。

建议在裁剪过程中经常更换一下刀片。

凑足30块S形纸板以后，真正具有挑战性的工作才刚刚开始。

首先我们来观察一下这个成品的细节，注意看各个边角。

每一块S形的交汇处都是一样的：S形两端的平坦部分整齐的粘在一起。

这还只是个基本原则，还有很多迷宫般的细节要处理。

为了更好的理解这些细节，请注意观察下列几何图示。

将整个模型的最外端各点联合起来，其实是一个简单的12面体。

每个顶点其实也是三个接壤的五边形的共同顶点。

随便选择三个这样的五边形，就能确定下这么一个点，然后我们顺着这个点画一条直线，连接到其相对的另一个顶点，连接两个相对顶点的这样一条线，就是我们要架设S形的轴心线。

如图：如果我们画上多条这样的线会是什么样子呢?请看：这样我们就很容易得到了多块S形的架设路径。

但是，这些如上图所示，这些线条是相交的。

而实际中我们的S形都是各自独立完整的一块。

怎么办?解决之道就是将线条弯曲，以避免交叉。

如下图：12画上多条线看看从顶部来看，还可以看到一个完美的漩涡状图形：我们把每一对顶点都连上线，完整的示意图就出现了。

请注意，我们的每个顶点都有三条这样的线。

试试看就知道了。

去掉示意图的外皮，一个完美的几何模型出现了，看起来非常奥妙。

照着线条去组装你的纸板吧，感受那份渐渐显现的神奇。

模块9简介当您处理曲面时，为捕捉设计意图通常需要操做曲面特征。

此外，也需要附加曲面来创建面组。

Pro/ENGINEER Wildfire 编辑工具可让您操作曲面和面组的形状、位置和属性。

Pro/ENGINEER Wildfire 也可使您利用“扭曲”工具操作面组或整个模型，此工具允许您拉伸、斜削、折弯或扭转面组。

目标完成此模块的学习后，您将能够：• 延伸面组。

• 修剪面组。

• 复制面组。

• 合并面组。

• 偏移面组。

• 转换面组。

• 使用“扭曲”(Warp) 操作面组或整个模型。

模块9课堂练习练习 1：创建剃须刀上部主体的简单模具目标成功完成此练习后，您将了解如何：• 延伸面组。

• 修剪面组。

• 合并面组。

假定背景您的小组将继续开发剃须刀模型。

小组的模具设计师已向您寻求帮助，要求您说明模具设计过程中要使用的工具。

您已获取剃须刀主体的上部主体零件，并且以开发模具应该使用的方式开发了一个形象的模具样品。

您已经开发了上部主体实体零件的一个组件，及模具的两个半型体。

您将使用上部主体两侧的复制曲面开始设计模具。

Step 1. 复制曲面以开始上部主体零件的模具设计。

1. 将工作目录设置为C:\users\student\surfacing_330\module_12\shaver_mold。

2. 打开组件 SHAVER_UPPER_BODY_MOLD.ASM。

3. 设置模型树过滤器以显示特征和隐含的对象。

4. 在 MOLD_TOP.PRT 和 MOLD_BOTTOM.PRT 中展开特征。

注意隐藏的对象。

5. 激活 MOLD_BOTTOM.PRT。

6. 复制内侧曲面。

• 选取下图显示的曲面。

图 2：选取曲面启动复制工具• 启动“复制”(Copy) 工具。

单击“编辑”(Edit)>“复制”(Copy)。

• 右键单击并选取“实体曲面”(Solid Surfaces)。

注意所有曲面均被选中。

图 4：选取实体曲面• 若要排除外部曲面，请按住 CTRL 并选取这些曲面。

学号
天津城建大学
计算机图形学实验报告
实验九区域填充
学生姓名
专业、班级
指导教师任丽敏
成绩
计算机与信息工程学院
2013 年月日
天津城建大学
设计性实验任务书
计算机与信息工程学院专业班姓名学号:
课程名称：计算机图形学
设计题目：多边形填充
完成期限：自2013 年11月8 日至2013 年11 月18 日
设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：
1设计依据:
本课程设计是依据教材<<计算机计算机图形学>>一书的第5章图形算法为设计依据, 用扫描线填充算法制作多边形填充的程序。

2设计要求:
用扫描线填充多边形
基本要求：
（1）数据输入项为：多边形的顶点数、各顶点x,y坐标。

对于扫描线填充算法要输入扫描线间距。

（2）填充区域输出在PictureBox控件中。

附加要求：（1）填充区中可内嵌多个多边形。

（2）对于扫描线填充算法使用一定距离的字符填充。

指导教师：任丽敏
实验目的：题目：
设计思想：原程序：运行结果：体会：。