三维物体建模系统
第2章 三维建模基础知识
第2章三维建模基础知识学习三维建模，应首先了解三维建模的基础知识，包括相关概念、三维建模的种类、原理、图形交换标准等。
本章涉及三维建模的背景知识很多，应重点理解三维建模的基本概念和相关知识，这些知识是所有三维建模软件共用的基础。
本章学习目标了解图形及图形对象；了解视图变换与物体变换；了解常用的人机交互手段；了解三维建模的种类（线框造型、曲面造型、实体造型等）；理解曲面造型原理和曲面造型功能；了解图形交换标准；了解三维建模系统的组成；了解常用CAD/CAM/CAE分类；了解常用CAD/CAM/CAE软件。
2.1基本概念三维建模是计算机绘图的一种方式。
本节主要介绍三维建模相关的一些基本概念。
2.1.1什么是维“二维”、“三维”的“维”，究竟是什么意思？简单地说，“维”就是用来描述物体的自由度数，点是零维的物体，线是一维物体，面是二维物体，体是三维物体。
可以这样理解形体的“维”：想象一个蚂蚁沿着曲线爬行，无论曲线是直线、平面曲线还是空间曲线，蚂蚁都只能前进或者后退，即曲线的自由度是一维的。
如果蚂蚁在一个面上爬行，则无论面是平面还是曲面，蚂蚁可以有前后、左右两个方向可以选择，即曲面的自由度是二维的。
如果一只蜜蜂在封闭的体空间内飞行，则它可以选择上下、左右、前后三个方向飞，即体的自由度是三维的。
那么，“二维绘图”、“三维建模”中的“维”，与图形对象的“维”是一回事吗？答案是否定的。
二维绘图和三维建模中“维”的概念是指绘制图形所在的空间的维数，而非图形对象的维数。
比如二维绘图只能在二维空间制图，图形对象只能是零维的点、一维的直线、一维的平面曲线等，二维图形对象只有区域填充，没有空间曲线、曲面、体等图形对象。
而三维建模在三维空间建立模型，图形对象可以是任何维度的图形对象，包括点、线、面、体。
什么是图形？计算机图形学中研究的图形是从客观世界物体中抽象出来的带有灰度或色彩及形状的图或形，由点、线、面、体等几何要素和明暗、灰度、色彩等非几何要素构成，与数学中研究的图形有所区别。
三维建模技术的分类
三维建模技术的分类三维建模技术是指通过计算机技术，用三维坐标系来描述、构建物体的过程。
它不仅应用于工业设计、建筑设计，也被广泛应用于游戏制作、电影制作、虚拟现实等方面。
针对不同需求，三维建模技术可以分为以下几类：1.参数建模参数建模是基于经过高度参数化的三维几何图形在允许的区间范围内进行变形，调整参数来实现建模目标的一种方法。
通过在几何图形中添加不同参数，可以调整其尺寸、比例、曲率等属性，非常适用于产品的形态设计等需求。
2.雕刻建模雕刻建模是通过对三维模型进行点、线、面、体等多种几何变换，将模型逐渐变化成所需形状的一种方法。
雕刻建模能够实现从简单的几何体到非常复杂的形状，因此非常适合于制作有艺术性的造型设计等领域。
3.实体建模实体建模是利用计算机来计算物体在三维空间中的形态，并通过算法等方式生成三维实体模型的方法。
在实体建模中，可以运用体积建模、布尔运算、曲面变形等多种技术来构建复杂的三维模型。
与雕刻建模不同的是，实体建模更强调物体形态的实现与重现，非常适用于建筑、机械制造、工业设计等领域。
4.曲面建模曲面建模是通过预设曲面的点线面来创造出更加复杂的几何形式，进而实现精度更高的三维模型。
与实体建模相比，曲面建模强调表现物体的光滑曲面，尽可能地接近自然形态。
曲面建模广泛应用于汽车外壳、飞机壳体等产品的设计领域。
5.边缘建模边缘建模是基于边缘的一种建模方式。
它将物体分成“边缘”和“面”的两个部分，通过变换边缘来调整物体形态。
边缘建模适合于处理关键几何特征，如圆角、边角、重要的棱角和顶点等。
6.流体建模流体建模是采用基于物理的数学模拟技术，辅以计算机动态计算的一种建模方式。
它模拟液体、气体、粉末等流体物理特性的一般过程。
应用于产品设计、广告宣传等领域，能够制作出非常生动、逼真的流体动画。
总结：以上几种三维建模技术可以根据需要进行组合，使得三维模型更加精细、更具专业性。
每一种技术都有其特定的应用场景，需要结合实际情况进行选择。
三维物体建模方法介绍
三维物体建模方法介绍
1.手工建模：
2.多边形建模：
3.曲面建模：
曲面建模是一种基于数学曲面的三维建模方法。
它通过定义控制顶点
和曲线，构建平滑的曲面来表示物体的形状。
曲面建模可以创建出更加真
实和细腻的模型，适合用于汽车、人体、产品等复杂的有机形状建模。
常
用的曲面建模软件有Rhino和Alias等。
4.光栅化建模：
光栅化建模是基于光栅化渲染的方法，将二维图像细分成每个像素进
行渲染和显示。
这种方法主要用于计算机游戏中的角色建模和场景建模，
通过对物体的纹理、材质和贴图进行处理，使得渲染出的物体具有逼真的
质感和细节。
5.扫描建模：
扫描建模是通过激光扫描或摄像头等工具，将真实世界中的物体转化
为三维模型的方法。
通过捕获物体的外形和纹理信息，然后使用三维重建
算法将其转化为数字化的三维模型。
这种方法适用于需要精确还原真实物
体的应用，如文物保护、工业设计等。
6.雕刻建模：
雕刻建模是一种仿真手工雕刻的三维建模方法，通过鼠标和触控笔等
输入设备，在3D建模软件中直接对物体进行绘制和雕刻操作。
这种方法
适用于需要制作复杂纹理和细节的模型，如角色模型的表情和肌肉线条等。
以上是一些常见的三维物体建模方法，每种方法都有其适用的场景和应用。
在实际应用中，根据需求和技术水平的不同，可以选择合适的方法进行建模。
30款免费的3D建模软件，总有1款适合你
30款免费的3D建模软件，总有1款适合你Google Sketchup⼀款极受欢迎并且易于使⽤的3D设计软件。
根据创作过程，开发了⼀套设计⼯具，让设计师可以很直观的构思，⾮常适⽤于三维建筑设计创作。
Sketchup有丰富的模型资源，在设计中可以直接调⽤，插⼊，复制和编辑。
同时，其⽅便的推拉功能使设计师通过⼀个图形就可以⽅便的⽣成3D⼏何体。
Blender作为⼀款开源的跨平台全能3D建模制作软件，Blender提供了全⾯的3D创作⼯具，包括从建模、映射、贴图、绑定、蒙⽪、动画、粒⼦到物理学模拟、脚本控制、渲染、运动跟踪、合成、后期处理等⼀系列解决⽅案。
它为3D爱好者们带来了快速⾼效的创作流程。
3DVIA Shape3DVIA Shape是⼀款在线3D建模应⽤程序。
通过它你可以创建多种模型，如房屋，艺术品等。
还可以使⽤颜⾊、真实的纹理或⾃定义的纹理来绘制这些模型。
使⽤Remix功能可以搜索和导⼊3DVIA内容库中其他⽤户创建的模型，这样你⽆需建模就能创建⼀个完整的场景。
⽆论你的3D⽔平如何，使⽤3DVIA Shape进⾏3D设计都是⼗分轻松的。
⾮常适合初学者，同时也为专业⼈⼠提供了强⼤的功能。
Anim8orAnim8or是⼀款三维建模和⼈物动画程序，允许⽤户创建和修改3D模型与内置的模型，如瓶⼦、⼏何体，可以实现挤压，拉伸，扭曲等多种动作。
这款软件对系统配置没有较⾼的要求，⾮常适合初学者使⽤。
TopMod3dTopMod3d是⼀款开源，平台独⽴的3D建模制作软件。
⽤户能够轻松创建多类、多层、多⽅位⽹格。
也可以创建实体模型，利⽤各种原型来实现快速成型。
Seamless 3d⼀款开源3D建模软件，具有强⼤的⽆缝贴图制作功能。
3d Canvas3d Canvas是⼀款功能强⼤的3D建模与动画创作⼯具，简单易上⼿。
⽤户可以通过导⼊各种简单3D模型来创建复杂模型。
Blink 3dBlink 3D是⼀款创建3D场景的创作⼯具。
基于VR技术的三维建模系统设计与实现
基于VR技术的三维建模系统设计与实现虚拟现实(VR)技术在数字娱乐、教育和医疗等领域已经发挥了重要作用。
在工程领域中，VR技术被广泛应用于实验室虚拟化、建筑物模拟和三维建模等方面。
本文将介绍基于VR技术的三维建模系统设计与实现。
一、系统需求分析在设计三维建模系统之前，首先需要进行需求分析。
该系统需要实现以下功能：1. 提供用户友好的界面设计和交互方式。
2. 能够将所建模型导出为多种格式，以适配不同软件平台。
3. 能够与其他三维建模软件兼容，实现多软件之间的数据转换。
4. 提供高效的建模方式，可适用于不同领域的建模需求。
5. 提供足够稳定的运行环境，以确保用户数据的安全性。
二、系统设计1. 系统架构设计该系统采用客户端-服务器体系结构，其架构图如下所示：客户端包括用户端，该部分使用 Unity 引擎实现用户交互和视觉呈现功能。
服务器端负责处理用户请求、处理建模数据和完成导出文件，数据存储在服务器上。
2. 建模方式设计为了提高系统的建模效率，我们采用混合实体建模(Hybrid Modeling)方式。
该建模方式在传统三维建模方式的基础上引入了虚拟现实技术，用户可以在虚拟现实环境中直接进行操作，更加符合人类感官体验。
3. 数据转换设计为了实现多软件之间的数据转换，我们选择采用 OBJ 和 STL 格式，这两种格式被广泛应用于各种三维建模软件中。
通过该方式，用户可以更加方便地将建模数据导入到其它三维建模软件中。
4. 系统安全性设计为了确保用户数据的安全性，我们实现了用户身份验证、数据备份和数据加密等功能。
只有通过身份验证的用户才能使用系统进行建模。
并定期备份系统数据以确保系统的稳定和数据安全。
三、系统实现1. 系统环境本系统使用了 Unity 引擎、MySQL 数据库和 C# 等技术实现。
同时，还使用了深度学习技术进行建模数据的分析，以提高建模效率。
2. 系统界面和功能系统界面如下：系统界面采用简洁明了的设计，主要由左侧建模工具栏、中央建模视图和右侧工作区组成。
三维几何建模技术
局限性
无法观察参数的变化，不可 能产生有实际意义的形体
不能表示实体、图形会有 二义性 不能表示实体 只能产生正则形体 抽象形体的层次较低
实体模型
4.3 实体模型的构造方法
常常是采用一些基本的简单的实体（体素），然后 通过布尔运算生成复杂的形体。 实体建模主要包含两个方面的内容：体素的定义与 描述，体素之间的布尔运算。 体素的定义方式有两类： １）基本体素 可以通过输入少量的参数即可定义的体素。 ２）扫描体素 又可分为平面轮廓扫描体素和三维实体扫描体 素。平面轮廓扫描法是一种将二维封闭图形轮廓，沿指 定的路线平移或绕一个轴线旋转得到的扫描体，一般使 用于回转体或棱柱体上。
E:{E1, E2, E3, E4}
E2
V1 F1 E
E1
F2
E E3 V2
E
E4
4.2 几何建模技术
• 几何建模系统分类 （1）二维几何建模系统 （2）三维几何建模系统 • 根据描述方法及存储的几何信息、拓扑信 息的不同，三维几何建模系统可分为三种 不同层次的建模类型： 线框建模、表面建模、实体建模。
产品建模的步骤：
现实物体
抽象化
想象模型
格式化
信息模型 具体化 计算机内部模型
4.1 几何造型技术概述
产品建模技术的发展 20世纪60年代 几何建模技术产生 初始阶段主要采用线框结构，仅包含 物体顶点和棱边的信息。线框建模 表面建模，增加面的信息。
20世纪70年代
20世纪70年代末 实体建模，包含完整的形体几何信 息和拓扑信息。
4.2 几何建模技术
1）顶点坐标值存放在顶点表中； 2）含有指向顶点表指针的边表，用来为多边形的每 条边标识顶点； 3）面表有指向边表的指针，用来为每个表面标识其 组成边。
计算机图形学基础：三维建模和渲染技术
计算机图形学基础：三维建模和渲染技术计算机图形学是研究计算机生成的图像和图形处理技术的学科。
其中，三维建模和渲染技术是计算机图形学中重要的分支，它们在电影、游戏、虚拟现实等领域中发挥着重要的作用。
三维建模是通过计算机生成三维物体的过程，可以通过一系列的数学算法和计算方法来描述物体的形状、纹理等属性。
三维建模通常包括几何建模和表面细节建模两个方面。
几何建模是用数学表示物体的形状，包括点、线、面等基本元素的组合，并采用曲线和曲面来拟合真实物体的形状。
而表面细节建模则是对物体表面的细节进行描述，包括色彩、纹理、光照等信息。
三维建模可以通过手工建模、扫描、建模软件等方式实现。
三维渲染是将三维模型转化为二维图像的过程。
在渲染过程中，计算机会对模型进行光照计算、颜色计算、纹理映射等操作，以产生逼真的图像。
其中，光照计算是最关键的一步，通过模拟光的传播和反射，计算每个表面像素的亮度和颜色。
同时，纹理映射可以将二维图像映射到模型的表面上，以增强对物体表面细节的描述。
为了提高渲染效果，还可以使用阴影、抗锯齿等技术对图像进行处理。
渲染技术可以通过硬件加速或软件算法来实现。
在三维建模和渲染技术中，还涉及到一些重要的概念和技术。
比如，三维坐标系统用来描述物体在三维空间中的位置和方向，它通常通过三个坐标轴来表示。
透视投影是将三维物体投影到二维平面上的一种方式，通过远近关系来模拟人眼的视角。
多边形填充算法可以将模型的表面细分为多个小区域，并对每个区域进行颜色计算和纹理映射。
光照模型用于模拟物体表面反射的光线，常用的光照模型有环境光、漫反射光和镜面光等。
纹理映射可以将二维图像贴到三维模型的表面上，以增强模型的真实感。
除了上述基础概念和技术，三维建模和渲染技术还包括很多高级的算法和技巧。
例如，光线追踪算法可以模拟光线在场景中的传播和交互过程，以产生高质量的渲染效果。
纹理映射可以使用压缩算法来减少存储和传输的开销，同时在导入和导出模型时对纹理进行处理。
三维建模的原理
三维建模的原理
三维建模是指根据真实物体或场景的形状、结构和纹理等特征，利用计算机技术将其转化为虚拟的三维模型的过程。
其核心原理包括几何建模、纹理映射和渲染。
几何建模是三维建模的基础，它通过数学手段描述物体的形状和结构。
在计算机中，常用的几何模型有多边形网格模型、B
样条曲线和曲面模型等。
通过对物体的边、面和体进行几何学建模，可以准确地表达物体的形状，并为后续的模型操作提供基础。
纹理映射是指将真实物体的表面纹理映射到模型上，使其更具真实感。
纹理映射可以通过将真实图片或纹理坐标映射到三维模型的表面上实现。
这样，对于建模完整的物体，通过纹理映射，可以给予其更加逼真的外观，提供视觉上更加真实的体验。
渲染是将建模得到的三维模型转化为二维图像的过程。
渲染过程中，会考虑光照效果、阴影、材质等因素，使得最终生成的二维图像在视觉上更加真实。
渲染算法包括光栅化技术、阴影计算、反射和折射等。
经过渲染后，可以将得到的二维图像用于打印、显示、动画制作等应用。
除此之外，还有一些辅助原理和技术用于提高三维建模的效果。
例如，模型优化技术可以对生成的模型进行优化，尽量减少不必要的细节，提高模型的性能。
另外，物理模拟技术等可以增加模型的真实感，让物体在动画中具有更加真实的运动效果。
总之，三维建模是通过几何建模、纹理映射和渲染等原理的综合应用，将真实物体转化为虚拟的三维模型，以实现可视化和交互式的应用。
三维建模的基本步骤
三维建模的基本步骤三维建模是指用计算机软件将三维物体建立起来的过程，它是数字媒体艺术、动画、游戏、影视制作等领域中非常常见的技术之一、下面将以三维建模的基本步骤为主线，介绍三维建模的过程。
1.确定建模需求：在进行三维建模之前，首先需要明确建模的目的和需求，确定要建模的物体是什么以及需要达到的效果。
这样可以帮助建模者更好地准备和组织建模过程。
2.收集参考资料：在开始建模之前，收集和整理好与建模物体相关的参考资料是非常重要的。
这些参考资料可以是现实中的照片、草图、设计图纸等，也可以是互联网上的图像、模型等。
通过收集和研究这些参考资料，可以更好地理解和把握建模物体的特征和细节，有助于提高建模的准确性和真实感。
3.设计建模方案：在进行三维建模之前，需要先进行建模方案的设计。
这包括确定建模的软件和工具、选择合适的建模技术和方法、设计建模的流程和步骤等。
根据建模物体的特点和要求，可以选择合适的建模技术，如多边形建模、曲面建模、体素建模等，选用相应的建模软件和工具。
4.建立基础模型：建立基础模型是三维建模的第一步，即用简单的几何体（如立方体、球体、圆柱体等）来勾勒出整体的形状和结构。
通过调整和组合这些基础模型，逐渐搭建起完整的建模物体的基本形态。
5.细化调整模型：在建立基础模型之后，需要进行细化和调整，对模型进行各种细节的修饰和雕琢，使其更加逼真和精细。
这包括对模型的纹理、材质、颜色、光照等方面进行调整和优化，以达到更好的视觉效果。
6.添加细节和特征：根据建模的需求，可以在模型上添加各种细节和特征，如花纹、纹理、褶皱、凹凸等。
这可以通过各种建模技术和工具来实现，如科维什、布尔运算、插件等。
通过添加细节和特征，可以增加模型的真实感和艺术性。
7.优化模型拓扑结构：在建模过程中，需要注重模型的拓扑结构，确保它能够在渲染和动画等处理中保持良好的性能和变形效果。
可以使用拓扑优化的工具和方法来简化和优化模型的结构，如合并顶点、消除不必要的面、调整边界和边角等。
ar三维建模技术原理
ar三维建模技术原理三维建模技术是指通过计算机软件或硬件等技术手段将真实物体或场景的形状、纹理、光照等特性数字化，并在计算机中呈现出来的技术。
它广泛应用于电影、游戏、工程、医学等领域，为我们提供了更加真实、直观的视觉体验。
下面将介绍一下三维建模技术的一些原理。
1.几何建模原理几何建模是三维建模的基础，它利用数学方法描述和计算物体的形状和大小。
常见的几何建模方法包括顶点法、曲线与曲面建模法、参数化建模法等。
-顶点法：通过定义物体的顶点坐标来确定物体的三维形状，然后使用线段或多边形将这些点连接起来形成物体的表面。
这种方法简单直观，适用于简单的物体。
- 曲线与曲面建模法：通过绘制曲线或曲面来描述物体的形状。
曲线建模法包括贝塞尔曲线、B样条曲线等，曲面建模法包括细分曲面、Bezier曲面等。
这种方法适用于复杂的物体，可以精确控制物体的形状。
-参数化建模法：通过参数化函数来描述物体的形状。
参数化函数可以是数学函数、参数曲线等。
这种方法可以快速生成各种形状复杂的物体。
2.纹理映射原理纹理映射是将二维的图像映射到三维物体表面的过程。
它可以提供物体的表面细节和真实感，使得物体更加逼真。
-纹理坐标：纹理坐标是用来映射纹理到物体表面的。
通过为物体表面的每个顶点分配纹理坐标，然后通过插值等方法将纹理坐标分配给物体的其他顶点，从而确定整个物体表面上每个点的纹理信息。
-纹理映射方式：常见的纹理映射方式有平面映射、圆柱映射、球面映射等。
根据物体的形状选择合适的纹理映射方式可以使得纹理映射更加准确。
3.光照模型原理光照模型是描述物体如何反射光线的模型，它决定了物体在不同光照条件下的外观。
-光照模型分为本地光照模型和全局光照模型。
本地光照模型只考虑物体的自身属性，不考虑场景中其他物体对光照的影响。
全局光照模型考虑了场景中所有物体对光照的综合影响。
-光照模型包括漫反射、镜面反射、环境反射等。
漫反射是指物体表面根据反射定律将光线均匀地向各个方向反射，使得物体呈现出非光滑的外观。
三维建模构建方法
三维建模构建方法三维建模是数字媒体领域中非常重要的技术之一，广泛应用于游戏开发、影视制作、工业设计、建筑设计等领域。
本文将介绍三维建模的构建方法及其基本原理。
三维建模构建方法主要包括以下几种：1. 点线面建模法：这种建模法是最基本的建模方法，它是通过点、线、面等基本元素来构建三维模型。
这种方法适用于简单的模型建立，如建筑物中的一些简单的墙体、窗户等。
2. 球形建模法：球形建模法是通过一个球体来构建模型，然后在球体上加上各种细节，最终形成一个完整的模型。
这种方法适用于一些球形或圆形的物体建模，如人头、水滴等。
3. 线框建模法：线框建模法是通过构建一个骨架线框，然后在骨架线框上添加各种细节，最终形成一个完整的模型。
这种方法适用于构建一些具有复杂表现形式的物体，如人物、动物等。
4. 曲面建模法：曲面建模法是通过一些曲面来构建模型，然后在曲面上加上各种细节，最终形成一个完整的模型。
这种方法适用于构建一些曲面复杂的物体，如汽车、机器等。
5. 组块建模法：组块建模法是将各种基本的模型组合在一起来构建一个完整的模型。
这种方法适用于构建一些复杂的模型，如建筑物、城市等。
在进行三维建模时，需要掌握一些基本原理：1. 对称性：在三维建模时，一些物体的对称性非常重要。
通过对称性可以减少建模的时间和难度，同时可以使模型更加美观。
2. 精度：在三维建模时，要注意模型的精度。
精度不仅影响模型的外观，还影响到模型的性能。
因此，在进行三维建模时，需要精确地控制模型的细节。
3. 材质和光照：在三维建模时，材质和光照也非常重要。
通过不同的材质和光照可以使模型更加真实，更加逼真。
总之，三维建模构建方法和基本原理是三维建模中非常重要的内容，它们能够帮助我们更好地进行三维建模，制作出更加精美、逼真的三维模型。
第七章三维产品建模技术
图
素
coons曲面
圆角面
等距面
Maya企鹅NURBS无缝建模
曲面模型优缺点
1. 优点：能够进行消隐、着色等应用，还常用于构造 复杂的曲面物体。
2. 缺点： ➢ 在该模型中，只有一张张面的信息，物体究竟存在
于表面的哪一侧，并没有给出明确的定义，无法计 算和分析物体的整体性质，如物体的表面积、体积、 重心等，也不能将这个物体作为一个整体去考察它 与其它物体相互关联的性质，如是否相交等
7.1 三维几何造型技术
1.几何造型概述 1）几何造型
建模（几何造型）技术是研究在计算机中如何表 达物体模型形状的技术，能将物体的形状及其属 性存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。 该模型是对原物体的确切数学描述或是对原物体 某种状态的真实模拟。这个模型将为各种不同的 后续应用提供信息，例如由模型产生有限元网格， 由模型编制数控加工刀具轨迹，由模型进行碰撞、 干涉检查等。
在CAD中，需要对所设计的作品从 不同的角度进行审视。计算机几何造 型就是用计算机系统来表示、控制、 分析和输出三维形体。所以几何造型 （建模技术）是计算机图形学中一个 十分重要的应用领域，是 CAD/CAM 系 统 的 核 心 技 术 ， 也 是 用来实现计算机辅助设计的基本手段。
2）.几何造型系统的发展历程
3） 实体模型
实体模型(Solid Model)是最高级的三维物体建 模，它能完整地表示物体的所有形状信息。可 无歧义地确定一个点是在物体外部、内部还是 在表面上，这种模型能够进一步满足物性计算、 有限元分析等应用的要求。主要用于 CAD/CAM。
实体建模的基本原理
实体建模技术是利用实体生成方法产生实 体的初始模型，通过几何逻辑运算（布尔 运算：交、并、差）形成复杂实体模型的 一种建模技术。
3DMAX2021教程(详细版)
3DMAX2021教程（详细版）第一课：现成的三维物体建模1-1、3Dmax2021软件简介和安装3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维模型制作和动画渲染软件，其广泛应用于室内设计、建筑设计、影视、工业设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。
3Dmax2021中文版的安装1-2、3dmax2021界面组成和界面优化快速工具栏“文件”菜单 3Dsmax2021界面优化：1、改变界面风格：自定义---加载自定义用户界面方案UI文件的位置在 C:\\Program Files\\Autodesk\\3ds Max 2021\%ui 2、隐藏动画轨迹栏：自定义---显示--- 3、隐藏石墨建模工具栏：4、以小图标来显示工具栏：自定义---首选项---常规---5、自定义布局：在“视图控制区”右击1-3、3dmax2021视图控制1-4、3Dmax2021标准基本体长方体、球体、圆柱体、圆环、茶壶、圆锥体、几何球体、管状体、四棱锥、平面1-5和1.6、实例：装饰品知识点：（1）、学习堆积木式的建模方法，（2）、学习“选择、移动、修改、复制”物体1-7、实例：桌几尺寸：1300*800 1000*500 25*480 知识点：（1）、使用标准尺寸建模1-8、3Dmax2021扩展基本体异面体、切角长方体、油罐，纺锤，油桶、球棱柱、环形波，软管，环形结、切角圆柱体、胶囊、L-Ext , C-Ext、棱柱。
1-9、1-10 实例：简约茶几尺寸：玻璃半径：500mm 高10mm 环形结：半径：335mm P：1 Q：3 横截面半径：15mm 知识点：（1）、借助其它物体来确定尺寸（2）、学习“对齐”和“旋转”物体1-11、综合实例：沙发尺寸：总的800*800*100 坐垫650*650*150 柱子两侧150*300 柱子后面150*500脚25*50知识点：把前面学习的知识综合应用。
三维建模简介介绍
03
三维建模的技术方法
基于几何的建模方法
多边形建模
通过使用多边形网格来构建三维模型，该方法适用于创建具有简 单几何形状的物体。
NURBS建模
采用非均匀有理B样条（NURBS）数学表示法来定义曲面和曲线， 适用于工业设计和建筑设计等领域。
参数化建模
通过约束条件、参数和关系来描述三维模型，可以轻松修改模型并 保持几何关系的一致性。
三维建模简介介绍
汇报人： 日期:
目录
• 三维建模概述 • 三维建模的基础概念 • 三维建模的技术方法 • 三维建模的工具与软件 • 三维建模的实际操作流程 • 三维建模的发展前景与挑战
01
三维建模概述
三维建模的定义
数字化表示
三维建模是使用数字技术对物体 、场景等进行三维形态的描述和
表示。
创建虚拟物体
三维模型的数据结构
顶点与多边形网格
三维模型通常由一系列顶点组成的多边形网格构成。这些多边形可以是三角形 、四边形或其他类型的多边形，用于逼近物体的表面形状。
面向对象的数据结构
为了方便处理和渲染，三维模型经常使用面向对象的数据结构进行组织。例如 ，一个模型可能包含顶点缓冲区、索引缓冲区、材质信息等组成部分。
通过三维建模，可以在计算机中创 建出虚拟的三维物体，这些物体可 以具有真实的质感、光照和纹理。
三维数据基础
三维建模构成了三维数据的基础， 为后续的三维渲染、动画、模拟等 提供了关键数据。
三维建模的发展历史
早期探索
早期的三维建模技术起源于计算 机图形学的研究，人们开始尝试 使用计算机创建简单的三维模型
06
三维建模的发展前景与挑战
三维建模在虚拟现实与增强现实中的应用
建筑物三维模型构建方法及系统与相关技术
建筑物三维模型构建方法及系统与相关技术随着计算机图形学和计算机视觉的快速发展，建筑物三维模型的构建已经成为了建筑设计和可视化领域的重要研究内容。
建筑物三维模型的构建方法和系统涉及到多个领域的技术，如三维扫描、点云处理、建模和纹理映射等。
本文将介绍常见的建筑物三维模型构建方法及系统与相关技术。
1.三维扫描技术三维扫描技术是建筑物三维模型构建的基础，它通过激光扫描或摄影测量等手段获取建筑物表面的点云数据。
激光扫描技术通过发射激光束并记录反射回来的光线来获取建筑物表面的点云数据，而摄影测量技术则通过拍摄一系列照片，并通过图像匹配算法获取点云数据。
三维扫描技术能够快速、准确地获取建筑物的外形和细节信息。
2.点云处理技术点云处理技术是对三维扫描得到的点云数据进行处理和分析，以去除噪声、提取特征并重建建筑物的几何模型。
点云处理算法主要包括点云滤波、点云配准、点云分割和特征提取等。
点云滤波可以去除点云中的离群点和噪声，点云配准可以将多次扫描获取的点云数据进行融合，点云分割可以将点云分成多个部分，如墙面、楼梯和窗户等，特征提取可以提取出点云中的曲线、平面和交线等特征。
3.建模技术建模技术是将点云数据转换为建筑物的几何模型，常见的建模技术包括多边形网格建模和体素建模等。
多边形网格建模将点云数据转换为三角形网格模型，建模过程中可以根据需要对网格进行光滑、细分和简化等操作。
体素建模将点云数据转换为三维体素网格模型，每个体素表示空间中的一个小区域，可以根据需要调整体素的分辨率和精度。
4.纹理映射技术纹理映射技术是将建筑物的图像纹理映射到建模后的几何模型上，以增加模型的逼真度。
纹理映射算法通过将建筑物的图像纹理按照对应关系映射到几何模型的表面上，并通过着色和光照等技术使模型更加真实。
纹理映射技术可以增强建筑物三维模型的视觉效果，提高模型的真实感。
5.建筑物三维模型构建系统建筑物三维模型构建系统是将上述技术集成到一个完整的系统中，以实现自动化的建筑物三维模型构建。
三维建模的基本步骤
三维建模的基本步骤三维建模是一种通过计算机技术将三维物体或场景呈现出来的过程。
它在各个领域有着广泛的应用，如游戏开发、动画制作、工程设计等。
下面将介绍三维建模的基本步骤。
第一步：确定建模目标在进行三维建模之前，首先需要明确建模的目标是什么。
是要建模一个人物角色，还是要建模一个房屋或者一辆汽车？确定建模目标后，可以更好地制定后续的建模计划和步骤。
第二步：收集参考资料在开始建模之前，收集合适的参考资料是非常重要的。
可以通过拍照、观察真实物体或者查找网络上的相关图片来获取参考资料。
这些参考资料可以帮助我们更好地理解建模目标的形态和细节。
第三步：建立基本几何体在进行三维建模之前，通常需要先建立一些基本几何体，如立方体、球体、圆柱体等。
这些基本几何体可以作为建模的基础，通过变形、旋转、缩放等操作来构建目标模型的形态。
第四步：建立模型的主体结构在建立了基本几何体之后，可以开始建立模型的主体结构。
根据参考资料，使用各种建模工具和技术，逐步构建出模型的各个部分，如头部、身体、四肢等。
在这个过程中，需要注意保持模型的比例和对称性。
第五步：添加细节和纹理在建立了模型的主体结构之后，可以开始添加细节和纹理。
通过使用各种建模工具和技术，可以给模型增加更多的细节，如皱纹、肌肉纹理、纹理贴图等。
这些细节和纹理可以使模型更加逼真和生动。
第六步：优化模型在建立模型的过程中，可能会出现一些不规则或者冗余的部分。
为了提高模型的性能和效果，需要对模型进行优化。
可以通过合并顶点、删除冗余面、平滑曲面等操作来优化模型的拓扑结构和外观效果。
第七步：设置材质和光照在建立模型的过程中，还需要设置模型的材质和光照效果。
通过选择合适的材质属性和调整光照参数，可以使模型在渲染时呈现出真实的效果。
这些材质和光照设置可以提高模型的质感和逼真度。
第八步：渲染和输出在完成模型的建立和设置之后，可以进行渲染和输出。
通过选择合适的渲染器和输出格式，可以将模型呈现出来，并保存为图片或者视频。
三维建模的基本概念
三维建模的基本概念
三维建模是指利用计算机为一个物体或场景建立三维模型的过程。
三维建模可以应用于多个领域，如电影制作、游戏开发、产品设计等。
以下是关于三维建模的基本概念：
1. 三维坐标系：它由三个相互垂直的轴线组成，分别是x轴、y轴和z轴。
在三维建模中，这个坐标系用来标记物体的位置、大小和方向。
2. 三维模型：它是一个由点、线、面组成的几何体，可以代表一个人、一辆车、一座建筑等物体。
三维模型可以通过修改点、线、面的坐标、大小等属性，以达到不同视觉效果。
3. 网格：也称为多边形面片，是用于表示三维模型表面的一种基本结构。
它由众多的三角形或四边形组成，通过在这些面片之间调整合适的位置和角度来表现出三维模型的特征。
4. 纹理：它通常是一个二维图像，可以应用到三维模型的表面上，以模拟物体表面的外观。
常见的纹理有皮肤、木材、砖石等。
5. 材质：它可以决定三维模型表面的物理特性和视觉效果。
例如，金属材质可以呈现出金属光泽，木材材质可以呈现出木材的纹理和质感。
6. 动画：它可以让三维模型产生动态的效果，使物体产生移动、变形、旋转等。
动画可以分为基于关键帧的动画和物理仿真的动画两种。
7. 光照：它可以决定场景中各物体的亮度、阴影、反射等效果。
通过设置场景中的灯光、阴影等参数，可以让场景中的物体呈现出不同的色彩和形态。
8. 渲染：它将三维模型转换成图像的过程，使得人可以看到三维物体在二维屏幕上的真实效果。
渲染是建模过程的最后一步，需要使用专业的渲染软件来完成。
三维建模概念
三维建模概念三维建模概念三维建模是一种通过计算机软件创建三维物体的过程。
它是计算机图形学中的一个重要分支，广泛应用于游戏开发、电影制作、工程设计等领域。
三维建模可以帮助人们更好地理解和展示物体的外观和结构，让人们能够更加直观地感受到物体的形态和特征。
1. 三维建模的基本概念1.1 三维坐标系在三维建模中，我们需要使用三个坐标轴来描述一个物体的位置和大小。
这些坐标轴通常被称为x轴、y轴和z轴，它们分别代表了物体在水平方向、垂直方向和深度方向上的位置。
1.2 顶点顶点是指一个物体上的一个点，它通常由x、y、z坐标组成。
在三维建模中，我们可以通过连接多个顶点来创建出一个完整的物体。
1.3 多边形多边形是由多个相邻顶点组成的平面图形。
在三维建模中，我们通常使用三角形或四边形作为多边形的基本单元，在连接多个多边形时可以创建出更为复杂的物体。
2. 三维建模的基本技术2.1 模型创建在三维建模中，我们可以使用多种方法来创建一个物体的模型。
其中最常用的方法是通过手工建模或使用特定软件进行建模。
手工建模通常需要一定的艺术天赋和技巧，而使用软件则需要掌握相关软件的操作技能。
2.2 材质贴图材质贴图是指将一张图片或纹理贴在一个物体上，以达到更为逼真的效果。
在三维建模中，我们可以通过选择不同的材质和纹理来改变物体表面的颜色、光泽度等属性。
2.3 光照效果光照效果是指在三维场景中添加光源以达到更为逼真的效果。
在三维建模中，我们可以通过添加不同类型和强度的光源来改变场景中物体的明暗程度和阴影效果。
3. 三维建模软件3.1 MayaMaya是由Autodesk公司开发的一款专业级三维动画制作软件。
它具有强大的建模、动画、渲染等功能，被广泛应用于游戏开发、电影制作等领域。
3.2 3ds Max3ds Max是由Autodesk公司开发的一款专业级三维建模软件。
它具有强大的建模、动画、渲染等功能，被广泛应用于游戏开发、电影制作等领域。
3dmax建模概念
3dmax建模概念
3ds Max 建模是指使用3ds Max软件进行三维建模的过程。
建模是创建和塑造三维物体的过程，它是三维图形设计和动画制作的一个重要环节。
在3ds Max中，建模可以分为两种主要类型：实体建模和曲面建模。
实体建模是基于物体的几何形状和结构来创建三维模型。
这种建模方法适用于有规则几何形状的物体，如立方体、球体、圆柱体等。
实体建模可以通过移动、旋转、缩放和复制基本几何形状来创建更复杂的物体。
曲面建模是通过连续的曲面来创建三维模型。
这种建模方法适用于有不规则形状和复杂曲线的物体，如人物角色、动物、车辆等。
曲面建模使用曲面工具和控制点来创建和调整模型的曲线和曲面。
在3ds Max中，还有一些其他的建模工具和技术可以帮助设计师更方便、更高效地进行建模工作。
例如，建模师可以使用顶点编辑器来调整模型的顶点位置，使用面编辑器来调整模型的面和边缘，使用贴图编辑器来添加纹理和材质，使用动态模拟工具来模拟物体的物理行为等等。
总的来说，3ds Max建模是一种通过创建和塑造三维物体的几何形状和曲面来创建三维模型的过程。
建模师可以使用各种工
具和技术来实现他们的设计想法，并最终生成高质量的三维模型。
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摘要机器人模拟系统在飞速发展的同时，对现实世界的外界环境问题进行分析的能力上的不足成为遏制其继续发展的瓶颈之一。
近年来，人工智能领域取得的研究成果为这一问题的解决找到了出路。
环境建模技术是自主式移动机器人导航研究中的一个重要环节。
在分析当前普遍采用的一些环境建模方法的基础上，本文尝试着介绍了一种新的环境建模方法—“二维半”描述，即使用二维信息量予以至两个关键参数进行建模。
本文旨在介绍通过应用人工智能技术、三维建模技术、OpenGL图库、计算机图形学及“二维半”方法，描述如何构建一个三维建模系统，基本实现标准体、复杂物体等三维物体的建模，完成图形建立、修改、删除，模型的平移、旋转、颜色填充等功能，为机器人环境建模奠定了基础。
本建模系统在物体真实感方面有待增强，对三维物体的二维半描述仍需进一步深入研究。
利用特征、二维半、动力学模型和知识，对空间三维物体进行建模，可在某种程度上弥补现实环境信息提取和知识搜索上的不足，不但有望最大限度地减缩冗余数据，而且保证了原有信息不过分丢失。
同时还很好地解决了描述细腻与数据量、复杂度、广阔性以及高效率等矛盾间的对立程度，并可应用到物体建模系统的空间分析功能的可行性。
三维物体建模是机器人高效完成担负使命的基本条件，同时也是地理信息、智能楼宇管理和野战场景虚拟构建的前提性基础，在众多科技领域中都有着重要的应用。
关键词：人工智能；三维物体建模；二维半IAbstractWith the rapid development of Robots simulation system, the ability which to analyze the external environment problem of the real world become insufficient, and this problem become one of the bottlenecks that curb its continued development. In recent years, the results in the field of artificial intelligence research have found a way to solve this problem. Environmental Modeling technology is an important element in autonomous mobile robots navigation study.Base on analyze the environmental Modeling which current widespread use, this article attempts to introduce a new modeling method –‘2.5D’ description, which use the information of two-dimensional and one-two key parameters modeling. The article aims to describe how to construct a three-dimensional modeling system through the application of artificial intelligence technology, 3D modeling, OpenGL library, Computer graphics and ‘2.5D’method, then implements the standard body, complex objects, such as 3D modeling, and completes functions include graphics creation, modification, deletion, model translation, rotation, color filling and so on, lay the foundation of robots environment modeling. In the modeling system, photorealistic of objects need to be enhanced, and a further study need to be done in the 2.5D semi-described of 3D objects.To some extent using features, 2.5D, dynamic model and knowledge of space objects 3D modeling can make up the inadequate study on the reality of environmental information extraction and knowledge search, and that not only is expected to reduce to the maximum data redundancy, but also ensure the original information minutes lost. On the same time as a good solution to the contradictions between delicate description and data volume, complexity, broadness and the high efficiency of the antagonism, then apply to the space of object modeling system to analyze the feasibility. 3D modeling is one of the basic conditions of robot undertake and efficient complete mission, as well as premise and foundation of geographicIIinformation, smart building management and construction of virtual field scene. And also has had an important application in many areas of science and technology.Key words: Artificial Intelligence; 3D Modeling;2.5DIII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 课题研究的价值意义 (2)1.4 课题研究的目标及主要工作 (3)1.4.1 主要研究内容 (3)1.4.2 预期目标 (3)第2章系统环境及相关技术 (4)2.1 C++ Builder 6.0运行环境 (4)2.1.1 C++ Builder 6.0概述 (4)2.1.2 C++ Builder的优点 (4)2.1.3 数据库应用程序组成 (5)2.2 人工智能技术 (6)2.2.1 基于案例的推理 (7)2.2.2 CBR系统整体结构 (7)2.2.3 结合人工智能技术的三维物体模型系统 (8)2.3 三维建模技术 (9)2.4 虚拟现实技术 (9)2.4 计算机图形学 (10)2.5 OpenGL开放型图形库介绍 (10)第3章环境建模总体设计 (12)3.1 系统总体模块分析 (12)3.2 原型系统功能概述 (14)第4章依据二维半描述建立三维物体模型详细设计 (16)4.1 三维物体分析 (16)4.1.1 三维空间数据模型建立与实现 (16)4.1.2 二维半描述设计思想 (19)4.1.3 三维物体数据结构 (20)4.1.4 物体构建详细设计 (21)4.2 数据库设计 (23)4.2.1 数据库表设计 (23)4.2.2 数据库操作实现 (28)4.3 基于二维半建立三维物体算法设计 (32)4.3.1 三维场景坐标系建立 (32)4.3.2 物体建模算法设计 (33)第5章系统实现 (35)5.1 三维模型程序实现 (35)5.2 三维建模系统界面实现 (42)第6章结论 (44)参考文献 (45)致谢.................................................................................................. 错误！未定义书签。
第1章引言1.1 课题背景现代人工智能是近四十年发展起来的一门综合性学科，旨在研究如何利用计算机等现代化工具设计一种系统来模仿人类的智能行为。
人工智能研究的要点，就是让机器如何更“聪明”，更具有人的智能。
它是人工智能研究的一个核心问题[1，2]。
从图形、图像、语言、文字的识别到自然语言理解，人工智能的应用十分宽广。
因此，使机器智能与人的智能互相补充，互相促进，将会开辟人机共存的人类文化。
在移动机器人相关技术的研究中，导航技术是其核心，而导航的关键在于建立一个合理有效的环境模型，以此来描述机器人的工作环境。
在此基础上再执行导航任务的其它环节，比如路径规划等。
所谓环境建模是指建立合理的数学模型来描述移动机器人的工作环境。
所谓路径规划是指移动机器人按照某一性能指标（如距离、时间、能量等）搜索一条从起始状态到目标状态的最优或次优路径[3]。
通常的移动机器人是移动单体系统，一般限定在平坦光滑的表面上运动，其环境建模只是针对机器人水平平面内运动进行的研究，即在二维x-y平面的图形中进行路径规划的分析；这样建立起来的环境模型无法反映复杂环境中的运动情况。
为了真实地反映现实环境，就需要合理有效地建立环境模型。
物体建模就是环境建模的基础，如何对物体建模以及如何通过简单的建模方法完成对周围环境的建模成为当前亟需解决的问题。
1.2 国内外发展状况在国外，三维建模的相关技术发展非常迅速。
硬件方面，新的高性能的显卡不断的被设计和生产出来，如Nvidia和AT1两家显示芯片生产商几乎每半年就更新一次他们的产品，而每次更新后的性能均有20%-50%的提升，功能也大大的增强，同时还有很多规模稍小的公司也在不断的研究新的硬件，如3DLab，S3等。