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論文中文名稱:不同三維建模技術結合擴增實境展示的研究和實例應用 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Research and Application of Various Three-Dimensional Modeling Technologies Combined with Augmented Reality [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
畢業學年度:103
畢業學期:第二學期
中文姓名:曾渝超
英文姓名:Yu-Tsao Tseng
研究生學號:102428079
學位類別:碩士
口試日期:2015/07/08
指導教授中文名:陳偉堯
口試委員中文名:朱子偉;蔡富安
中文關鍵詞:雷射掃描儀行動裝置無人飛行載具擴增實境
英文關鍵詞:Terrestrial Laser Scannermobile deviceUnmanned Aerial VehiclesAugmented Reality
論文中文摘要:三維立體模型能提供比一般平面影像更多的資訊,因此本研究使用三種建模方法建立高精度的三維立體模型並加以比較,分別為使用地面雷射掃描儀(Terrestrial Laser Scanner, TLS)獲取目標物的點雲資料、使用行動裝置內建相機功能拍攝目標物、以及使用無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicles, UAV)於空中拍攝目標。
地面雷射掃描儀能快速掃描並獲得高精度、高密度的點雲資料,本研究將此技術應用於地形複雜的山坡地、大範圍的工業園區、被植生所覆蓋的結構物,透過濾除與目標物無關的點雲資料後,獲得最貼近地表或是結構物的三維模型。除了使用價格較高昂的三維建模技術之外,本研究也使用拍攝的照片進行古蹟的建模保存,並結合無人飛行載具於空中拍攝目標建置成更完整的三維立體模型。本研究也針對這些不同的三維建模技術進行比較和討論。
建立完成的模型展示則結合擴增實境技術(Augmented Reality, AR),使模型不僅只能於電腦中展示,也能透過行動裝置或電腦鏡頭掃描特定標誌,讓虛擬模型疊合到現實環境(如桌面或海報表面),觀察者則能自行旋轉或縮放模型,達到展示與互動之用途。
論文英文摘要:Three-dimensional modeling can provide more information than two-dimensional image can. Therefore, in this study three different approaches were used to create models and analyze the results. First, a Terrestrial Laser Scanner (TLS) was used to scan the target and obtain the point cloud data. Then, snapshot photos of the target were taken using mobile devices. Finally, Unmanned Aerial Vehicles (UAV) were used to take the roof-top photos of the target building.
TLS has the ability to rapidly generate spatial data with high resolution and high accuracy. So it was used to scan complex hillside terrains, a large-scale industrial park and a structure covered by vegetation. Through post-processing of point cloud data, the most close to the ground or the structure point cloud data can be obtained. In addition to using expensive equipment, this study also took the snapshot photos and used UAV to preserve the historic monument.
The finished models were displayed with the Augmented Reality technology. When the built-in cameras of the computers or mobile devices were used to scan the AR tag, the virtual models would be shown on top of the AR tag on the screen of the devices, The mldel can be rotated, tilted, or zoomed in/out on the mobile screen to study different part of the model interactively.
論文目次:摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究架構與方法 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 不同三維建模技術 4
2.1.1 地面雷射掃描儀應用 4
2.1.2 照片建模應用 7
2.2 擴增實境技術 10
2.3 擴增實境技術實例應用 10
第三章 研究方法 14
3.1 三維建模技術 14
3.1.1 地面雷射掃描儀 14
3.1.2 拍攝相片進行模型建置 19
3.1.3 無人飛行載具 23
3.2 擴增實境 28
3.2.1 使用軟體介紹 28
3.2.2 自製相關標誌 29
第四章 實例一 猴山岳災害邊坡研究 33
4.1 研究目的 33
4.2 三維建模方法 33
4.3 研究內容 35
4.3.1 研究地點背景介紹 35
4.3.2 樹木傾斜計算 36
4.3.3 中邊坡面積與體積計算 40
4.3.4 使用剖面線對沖蝕溝進行分析 43
4.3.5 結合精度與誤差討論 51
4.4 擴增實境展示 54
4.5 小結 57
第五章 實例二 宜蘭工業區違法廢棄物蒐證 58
5.1 研究目的 58
5.2 三維建模方法 58
5.3 研究內容 59
5.3.1 研究地點背景介紹 59
5.3.2 現場工作配置 61
5.3.3 使用地面雷射掃描儀建置三維空間點雲模型 62
5.3.4 使用地面雷射掃描儀建置點雲導覽影片 66
5.3.5 使用無人飛行載具拍攝 67
5.4 擴增實境展示 68
5.5 小結 73
第六章 實例三 綠色校園地標建物典藏 74
6.1 研究目的 74
6.2 三維建模方法 74
6.3 研究內容 75
6.3.1 綠色大門背景介紹 75
6.3.2 測站架設 76
6.3.3 掃描成果 78
6.3.4 沿線導覽影片 80
6.3.5 模型建置成果 81
6.3.6 綠色大門模型展示 83
6.4 擴增實境展示 85
6.5 小結 91
第七章 實例四 市定古蹟紅樓保存典藏 92
7.1 研究目的 92
7.2 三維建模方法 92
7.3 研究內容 93
7.3.1 紅樓模型介紹 93
7.3.2 模型建置過程 94
7.3.3 模型成果展示 98
7.3.4 尺寸比較 102
7.3.5 使用無人飛行載具建立模型屋頂 110
7.3.6 無人飛行載具建模成果展示 115
7.4 擴增實境展示 118
7.5 小結 121
第八章 歸納討論 122
8.1 三維建模技術應用於各實例討論 122
8.1.1 地面雷射掃描儀 123
8.1.2 行動裝置拍攝 128
8.1.3 無人飛行載具 129
8.1.4 建模技術應用於各實例整理 131
8.2 擴增實境技術應用於各實例討論 135
第九章 結論與建議 138
9.1 結論 138
9.2 建議 140
參考文獻 141
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論文全文使用權限:同意授權於2016-08-15起公開