基于Autodesk的3D建模和增强再现

论文总字数：24023字

目 录

一、 绪论 1

1.1增强现实技术 1

1.1.1 增强现实技术简介 1

1.1.2 增强现实技术的意义 1

1.1.3 增强现实国内外研究现状 2

1.2 课题研究内容 3

1.3 课题预计效果 3

二、基于Autodesk的3D建模 4

2.1 3D建模简介 4

2.1.1 3D建模的概况 4

2.1.2 3D建模的发展 4

2.1.3 3D建模的现状 5

2.2 3D建模方法的分类 5

2.2.1 利用三维制图软件建模 6

2.2.2 利用仪器建模 7

2.2.3 利用图像或视频建模 9

2.3 建模方法的实现与比较 10

2.3.1 使用三维制图软件实现 10

2.3.2 使用图片建模实现 13

2.3.3 建模方法的比较 15

三、基于Unity的增强现实技术的实现 16

3.1 Unity3D的简介 16

3.2 UI的开发过程 16

3.2.1 canvas的建立及渲染 16

3.2.2 UI控件选择与建立 18

3.2.3 模型显示 23

3.3基于Unity3D的UI测试 26

四、总结与展望 27

参考文献： 28

致谢 30

3D建模和增强现实

朱佳嵩

,China

Abstract:With the continuous research of computer science and technology, people are more and more willing to combine the real world with the virtual world.People are eager to study this technology to realize the close combination of virtual and reality.This paper discusses AR modeling and UI development based on Autodesk/Unity. first of all, this article introduces the augmented reality technology and its present situation at home and abroad, then expounds the augmented reality of 3d model and on the Unity of the UI interface development, finally achieved through Unity UI the buttons on the scanned markers exhibit different 3 d models, to make people better perceive the virtual world.

Keywords:Augmented Reality;3Dmodeling;Unity;UI;

1. 绪论

1.1增强现实技术

• • 1. 增强现实技术简介

增强现实技术（简称 AR），是一种通过摄像机影像的角度和位置进行精密计算并加上相应图像视频分析、跟踪、交互、显示、3D模型的技术，这种技术能把屏幕上的虚拟世界套在现实世界并进行结合与互动。目前增强现实技术有两种定义方法。第一种是北卡大学教授罗纳德·阿祖玛（Ronald Azuma）于1997年提出的^[1]，他认为增强现实包括三个方面的内容：①将虚拟与现实结合②即时互动③支持三维注册^[2]。另一种是1994年保罗·米尔格拉姆（Paul Milgram）和岸野文郎（Fumio Kishino）提出的现实-虚拟连续统（Milgram’s Reality-Virtuality Continuum）^[3]。他们将虚拟世界和现实世界分别作为一个连续系统的两端，位于他们中间的叫做“混合实境（Mixed reality）”^[4]图1 其中靠近虚拟世界的叫做扩增虚境（Augmented Virtuality）,而靠近现实世界的则叫做增强现实（Augmented Reality）

图1 Mixed Reality

它是一种把虚拟世界的信息和真实世界的信息结合以来的技术，把在真实世界中一定范围内体会不到的实体信息，通过计算机等技术，整合以后进行仿真，应用于现实世界的虚拟信息，被人类感知，达到超越现实的体验，现实和虚拟物体同时出现在同一个场景中。

• • 1. 增强现实技术的意义

增强现实技术是近年来一个比较热门的研究课题，课题也比较新颖，可以预测这个领域有着无限的前景。把虚拟物体通过计算机处理达到可以被人们感知的程度，这是对真实世界的补充，但又不代替现实世界，毫不夸张地说它将成为这一代乃至下一代人工智能的主要研究方向之一。它可以突破空间维度和时间维度的局限性，让我们体会到因为某些限制而无法在现实生活中领略到的亲生经历。

AR与VR技术虽然相似但实则又有些不一样，VR技术发挥主导作用的主要是虚拟环境，用户处于被动状态且每个人都是独立的，无法实现用户与用户的交流。然而，增强现实强调的是虚拟环境和现实环境的融合，用户主动参与，不同用户可以看到同样的画面，对看到的物体进行评价。因此，增强现实技术的交互性相较于虚拟现实技术比较强。

增强现实技术可以应用于众多领域。例如：教育、军事、医疗、航空航天、规划建设、生活等方方面面。它可以使学生们更快更具体地理解接受所学的知识，让老师的课堂更加生动，课堂氛围更加活跃，激发学生学习的兴趣，培养主动学习的习惯，影响学生的一生。往大了说，这也甚至可能会影响国家的发展；它可以模拟军事训练，让将士们克服惧怕心理，进行模拟操练。也可以识别方位，即使没有实地到达目标地点，也可以摸清目标地点的具体情况，收集目标地点的各项数据，做到行动前胸有成竹；它可以让医生在手术前就找到病患需要手术的精确部位，描绘出患者患病位置的具体样子，减少病人在手术过程中受到的痛苦；它可以为航空器的装配与维修显示每一个部件并做出指导，为空中管制监测航线是否会重合，为飞行员提供可视化的前方航线状况；它可以展示规划完后的城市建筑面貌，还原破损的建筑和物体，为修复提供有效的帮助；它可以带领因一些原因无法出行的人领略世界的大好风光，更好地促进经济发展，尤其是电子商务的发展，人们在家拿着手机就能看出衣服裤子是否合身，做出更精准的判断，同时促进传统商业模式加速转型，完成产业优化升级。可以说，增强现实技术对我们未来的生活的影响是非常大的。

计算机科学技术发展到今天，现在的计算机技术已经满足不了人们对美好生活的设想，就如我国的主要矛盾也随着时代的发展变成了人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾一样。计算机科学领域也渴望更好地研究发展人工智能，实现机器的人工化、智能化、可操作化、可控话和简便化，满足国家的快速高效发展；满足研究学者们更精确的处理各种研究和数据；满足各个行业的数字化，减少错误率，降低人力成本，让更多的人投生于国家繁荣富强的建设；满足人们的美好生活需求，而增强现实技术就是人工智能的一个分支。增强现实技术的发展，可以让人们在虚拟世界中就能产生现实世界中的感觉，仿佛身临其境。使从来没有接触过某物的人们，通过AR观察研究，对物体有一个更深入的了解和体验。选择该课题能让我们深入了解增强现实技术的发展历史、工作原理以及开发应用时会遇到的难点。同时在实现该技术的同时体会到虚拟与现实共存的交融和它的交互性及趣味性。

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