故宮資訊管理系統設計研究論文

摘要：針對當下故宮網頁管理資訊系統仿真性差、可交互性弱、數據二維等不足，本文提出一種基於Direct3D的資訊管理系統，具體介紹了該資訊管理系統設計與實現。該系統應用到三維平臺中，能夠實現三維場景交互，多種方式查詢屬性資訊，真實、快速的展現故宮場景。

關鍵詞：資訊管理系統；Direct3D；拾取

1概述

故宮網頁管理資訊系統展示了故宮的基本屬性資訊，能夠滿足故宮遊客基本的資訊需求，以及相關工作人員工作協調。但其量測數據真實性差，交互性弱，且沒有模型數據。隨着資訊技術的飛速發展，三維可視化已成爲未來資訊產業發展的必然方向。作爲中國最具代表性的古建，更需要用現代技術的手段儲存資訊。本文提出一種基於Direct3D的資訊管理系統，存儲三維激光掃描數據、精細化建模模型，以及高像素影像數據，實現故宮場景的真實化虛擬。透過交互操作的方式入庫數據，查詢屬性資訊，並對數據進行有權限的維護，實現對故宮現有條件下高精度數據存儲與管理。

2資訊管理系統原理構建

資訊管理系統，需要實現數據的錄入，數據的交互查詢，以及數據資訊的維護。在本文中資訊數據主要包含最原始數據：三維激光點雲，高像素影像，建築屬性描述文檔；中間處理後的數據有：精簡、配準等處理完善的點雲，貼圖完成後的真彩色點雲，點雲構建三角網，以點云爲基礎利用應用軟件構建精細模型數據。系統實現功能主要包括：數據的錄入與有權限維護，數據處理；主要體現在數據的顯示以及交互操作查詢上。

2.1資訊錄入。三維激光掃描儀獲取的故宮建築精細點雲、高像素相機獲取的高清影像數據是故宮資訊管理系統資訊的最原始來源。點雲構建點雲模型，高清影像貼圖點雲模型構建真彩色點雲模型和以點雲模型爲基礎，用應用軟件建造故宮建築精細模型是該資訊系統主要的資訊來源。系統執行後，以介面響應的方式，透過OBJ網格數據讀取模型，錄入屬性資訊的字段以及匯入圖片資訊。當原有的資訊出現錯誤以及建築資訊更新的情形，則只需要重新錄入數據，覆蓋原有的數據就可實現數據更新。數據是透過表格存儲，在提示既有權限驗證的.條件下，只儲存一份數據，並能達到保護數據的目的。

2.2資訊查詢

2.2.1拾取原理。拾取是用戶透過鼠標在屏幕上的單擊行爲來選中三維場景的某個對象的過程。在實現拾取過程中，需要完成以下工作：根據屏幕上鼠標點擊的一點S，找到其對應的投影空間中的點Q，再將點Q變換到取景空間（viewspace）中爲P點；計算出Eye經過點P發射出的一條射線的方程。把射線、物體變換到同一空間中。最後進行相交測試。如果相交，那麼取與攝像機最近的相交點。射線-三角形相交判斷主要包括：計算射線和三角形所在平面的交點；判斷交點是否在三角形內部。常用判斷方法有：面積法、內角和法、重心座標法。

2.2.2查詢方式。系統基於Direct3D，應用Windows視窗程序搭建框架實現。在數據庫中建立對應表格。建築屬性表格包含名字、建築等級、建築所在區域、建築構件使用彩色樣式、該建築中存放珍品字段，用以描述該建築特性。而建築隔間表格則包含面積大小、區域功能、特殊註釋字段，用以描述建築隔間特性。同時，在拾取中，透過利用新建彈出框，顯示建築的特色攝影照片，以及當下建築的詳細資訊。本文中實現三種方式查詢，一是透過建立數據庫樹節點，點擊數據庫節點拾取；二是透過屏幕點擊，利用射線相交法拾取。三是透過輸入建築名字，以文字做關鍵字查詢。在建築結構中ID爲連結關鍵點。（1）新建數據庫以單個建築爲獨立單元。點擊數據庫節點，獲取對應建築的ID，從數據庫中讀取數據，進行繪製，從而顯示。（2）透過介面拾取，交互獲取到建築數據結構，透過ID讀取數據，進行繪製。（3）建築物數據結構中，名字同樣是獨一無二的。輸入名字，查詢到對應建築物數據結構，獲取正確ID，從而獲取數據。

3結論

本文提出基於Direct3D的資訊管理系統，融合與故宮精細建模平臺上，實現了對故宮現有精細化數據的存儲、管理，以及可視化交互展現。實現快速、虛擬現實程度高、可靠性好。

3.1系統基於Direct3D圖形繪製API，應用GPU可編程管線技術，實現對故宮精細建模模型、大數據點雲實時繪製，實現高程度真實化渲染。

3.2系統設計多種方式查詢屬性資訊，便於交互操作。

3.3以此爲基礎，可以應用於其他古建，進行數據管理。在古建資訊存儲管理、在旅遊開發上，可以開發更多交互應用，實現現代模式的旅遊。且以此原理爲基礎，構建虛擬現實的場景，開發遊戲以及鍛鍊人的腦力等三維真實化項目具有很好的着力點。

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