题目：数字博物馆关键技术研究

数字博物馆(Digital Museum)是以数字形式对自然遗产和文化遗产的各方面信息进行采集和管理，实现自然遗产和文化遗产的信息保存，既可以在实体博物馆内，也可以通过互联网为用户提供数字化的展示、教育和研究等多种服务的信息系统，是博物馆学、传播学和计算机科学等相关学科相结合的信息服务系统。数字博物馆作为一种新型的博物馆，已成为实体博物馆的一种重要辅助展现形态，它一定程度上减少了实体博物馆所必须的建筑、陈列、参观时间等条件的束缚，突破了时间与空间的限制，最终达到使得任何人在任何时间、任何地点都能够获取所需要的自然、文化遗产信息的目标。本论文以国家自然科学基金重点项目“虚拟奥运博物馆关键技术研究” (60533070F020501)、北京市科委科技奥运重点项目“虚拟奥运博物馆建设” (H033230010530)、十五863课题“虚拟奥运博物馆研究”(2002AA117020)、教育部现代远程教育工程项目“大学数字博物馆”为背景，深入研究数字博物馆中三维物体的真实感建模、图像修复、三维模型简化与压缩、基于网络的三维模型传输与绘制，大规模三维虚拟场景实时漫游等方面的关键技术，主要工作内容包括：(1) 提出了一种深度图像数据的配准与表面重构方法。针对三维扫描获得的原始数据中存在噪声较大的孤立点、噪声点和边界点等问题，提出使用均匀分布检验的方法剔除这些噪声较大点；针对大数据量多幅深度图像配准问题，本文提出了一种对应点缓冲区机制，避免将所有数据载入内存并在全局范围搜索对应点，节省了存储空间，提高了配准效率；为了消除两两配准产生的误差积累从而控制整体误差，提出一种控制整体误差的方法，利用广义拟矩阵进行优化和控制，降低了计算复杂度。给出了一种基于Delaunay三角剖分的二维流形曲面重构算法，能够快速构造出三角网格。 (2) 提出了一种基于纹理合成的图像修复方法和半自动纹理映射方法。针对图像修复问题，本文受纹理合成思想启发，提出一种图像修复方法。首先给出了计算边缘面片的优先级和相似度准则，以该准则为基础，通过迭代计算出需要修补的边缘面片，与此同时，采用纹理合成方法，扩展边缘面片的相应纹理和结构信息并更新相应像素的确信度值。针对三维模型贴图问题，给出了一种高效的图像配准方法，实现了三维模型的快速半自动纹理映射。该方法只需确定首幅图像的相机参数，后继图像的相关参数即可通过本文给出的方法计算获得，有效的加速了配准速度，并适用于对称性物体的处理。(3) 提出了一种视觉特征保留的网格简化和压缩递进传输方法。在三角形折叠算法基础上，提出了一种几何边界和纹理特征保留的网格模型简化算法，通过一系列三角形折叠的操作及对最终基网格的几何压缩编码，可生成连续的多分辨率模型，从而实现了一种结合递进网格和Octree编码的传输方法。本文方法不但可以高质量地保持模型表面的几何相似性，而且通过约束策略有效地保存了边界边和模型表面色彩属性，保证了不同分辨率模型视觉特征的连续性。(4) 提出了一种固定帧率的大规模外存室内复杂场景实时漫游新方法。本章针对数字博物馆大规模数字展室实时漫游的应用需要，提出一种面向大规模外存（Out-of-Core）室内复杂场景的实时漫游新方法。为获得恒定的实时漫游帧率，本文方法定义了一个基于可处理场景多边形总量的外存调度反馈函数，用于外存中层次多分辨率模型的场景结点及对象细节选择。综合使用栅格技术、入口技术、三维裁剪技术和遮挡裁剪技术，在帧率恒定前提下，视点相关的绘制最为精细的对象细节，同时有效避免了单一使用入口技术时因视点偏移引起的可见性错误。