目录
结合图像特征的平滑恢复技术
1.开发步骤
２ 应用案例开发
结束语
应用 Ｗｅｂ３Ｄ 引擎开发的计算机仿真系统或虚拟现实系统均需在 Ｗｅｂ 浏览 器 上 运 行 ， 需要其能快速下载和运行 ， 并且尽量不需下载特定插件 。 采用基于 ＪＡＶＡ 技术的开源 Ｗｅｂ３Ｄ 引擎开发的三维系统可以满足上述要求 ， 开发的展示系统可以实现三维图形的旋转 、 缩放 等 交 互 功 能 。 此 外 ， 在系统开发过程中对引擎中不完善的部分进行了必要的修正 。
结合图像特征的平滑恢复技术
图像恢复是数字图像处理领域中的一大类技术
。
图
像恢复技术是要将引起图像降质的过程模型化
，
然后根据
相应的退化模型和知识重建来恢复原始的图像
。
由 于 造
成图像降质的原因众多
，
目前没有统一的恢复方法
，
在 对
信号源或衰减特性作了某些隐含假设后
，
目前常用的典型
恢复方法有迭代直接逆滤波
、
维纳滤波
、
最大熵恢复
、
约束
的最小二乘方滤波等
。
对于退化的图像
，
噪声是一种常见
的图像退化因素
，
并且图像恢复又对噪声十分敏感
。
而上
述这些方法仅从整体上考虑了噪声的幅值因素
（
即信噪比
等因素
），
没有考虑到噪声对图像的不同内容或特征的影
响
。
一般意义上
，
一幅图像的结构可分为光滑区域
、
阶 跃
边缘
、
屋顶边缘和噪声颗粒
４
类
，
表现为光滑区域
、
边缘线
和孤立点等 特 征
，
恢复后的图像噪声不可避免地会被放
大
，
而这个放大的噪声对图像中不同区域的影响是不一样
1.开发步骤
根据
Ｗｅｂ３Ｄ
引擎
ｉｄｘ３Ｄ
中经修改后的各类的属性和
方法
，
总结了以下的开发步骤
：
（
１
）
为所开发的 系 统 建 模
。
系统需要先建立模型
，
才
能对相应对象进行交互式处理
。
由 于
ｉｄｘ３Ｄ
引 擎 中 没 有
建模的功能
，
需要借助其他建模工具实现建模
。
（
２
）
构造场景
。
系统中
，
摄像机
、
光源以及物体等各类
对象都要置于场景中予以管理和操作
，
因此首先要构造场
景
。
（
３
）
加入材质和灯光
。
在场景中需要加入相应的材质
和灯光
。
（
４
）
将模型文件导入程序中
。
导入的物体模型添加到
场景中
。
（
５
）
重构场景
，
以及场景规格化
。
由于场景中添加了
材质
、
灯光以及物体模 型 等 内 容
，
需要将这些对象重构成
新的场景
，
并对场景进行规格化操作
。
（
６
）
初始化渲染 状 态
。
对重构后的场景进行渲染
，
此
时是静止状态
，
并没有交互式的操作
。
２ 应用案例开发
２．１
开发系统的简介
应用基于
ＪＡＶＡ
技 术 的
Ｗｅｂ３Ｄ
开 源 引 擎
ｉｄｘ３Ｄ
，
开
发了一款陶瓷 产 品
———
茶壶的三维展示系统
。
所 开 发 系
统的功能如下
：
①
可以根据用户的需求建立茶壶的模型
；
②
可以自由设置茶壶的花纹和材质
；
③
通过鼠标的移动
，
可以实现对茶壶对象的旋转操作
；
④
通过键盘的操作
，
可
以实现对茶壶对象的缩放操作
。
具 体 来 说
，
按 动 键 盘 上
‘
ｗ
’
字符
，
茶壶 对 象 会 放 大
，
按 动 键 盘 上
‘
ｓ
’
字 符
，
茶 壶 对
象会缩小
。
２．２
具体实现
２．２．１ ３Ｄ
建模
用
Ａｕｔｏｄｅｓｋ
的
３Ｄ
’
ｓＭａｘ
工具
，
为茶壶进行建模
，
再
进行贴图建模和贴图完成时的截图如图
１
所 示
。
建 模 完
成后
，
生 成
．ｍａｘ
文 件
。
由 于
Ｗｅｂ３Ｄ
引 擎
ｉｄｘ３Ｄ
的 要 求
，
需要导出一个
．３ｄｓ
文 件
，
和一个用于贴图 的
．ｐｎｇ
图 像 文
件
。
２．２．２
代码的实现
本节中主要介绍开发流程的实现
，
以及主要部分的方
法调用等内容
，
代码的流程如图
２
所示
。
主要介绍了
４
个
函数
：
ｉｎｉｔ
（）、
ｕｐｄａｔｅ
（）、
ｍｏｕｓｅＤｒａｇ
（）
和
ｋｅｙＤｏｗｎ
（）。
从
功能上看
ｉｎｉｔ
（）
函数主要实现了对整个系统的构建
，
ｕｐ
－
ｄａｔｅ
（）
函数实现对场景的渲染以及描画到显示器的相应
窗口即
ａｐｐｌｅｔ
中
ｍｏｕｓｅＤｒａｇ
（）
函数主要实现了鼠标操作
的功能即对物体旋转的操作
，
ｋｅｙＤｏｗｎ
（）
函数主要实现了
键盘操作的功能即缩放功能
。
在
ｐｕｂｌｉｃｖｏｉｄｉｎｉｔ
（）
中
，
主要进行了该系统的初始化
处理
，
即
３
中介绍的开发步骤的具体实现
，
包括
：
（
１
）
构建场景
：
用
ｎｅｗｉｄｘ３ｄ
＿
Ｓｃｅｎｅ
（）
语句创建场景对
象
，
参数为场景的大小尺寸
。
（
２
）
为场景添加材质和灯光
：
①
调用
ａｄｄＭａｔｅｒｉａｌ
（）
方
法
，
为场景添加材质
。
根据材质的不同指定不同的参数
；
②
调用
ｓｅｔＡｍｂｉｅｎｔ
（）
和
ｓｅｔＢａｃｋｇｒｏｕｎｄＣｏｌｏｒ
（）
这两 个 方
法
，
为场景添加灯光和背景颜色
。
（
３
）
导入建好模型的
．３ｄｓ
文件
：
用
ｎｅｗｉｄｘ３ｄ
＿
３ｄｓ
＿
Ｉｍ
－
ｐｏｒｔｅｒ
（）
．ｉｍｐｏｒｔＦｒｏｍＵＲＬ
（）
语句创建导入文件对象
，
参
数为所建模型
．３ｄｓ
文件的路径和场景的对象
。
（
４
）
重构场景和场景的规格化
：
①
重构场景时
，
场景对
象
ｓｃｅｎｅ
调 用
ｒｅｂｕｉｌｄ
（）
方 法
，
将 材 质
（
Ｍａｔｅｒｉａｌ
）
和 对 象
（
Ｏｂｊｅｃｔ
）
生 成 对 象 数 组
；
②
对场景规格化时
，
场 景 对 象
ｓｃｅｎｅ
调用
ｎｏｒｍａｌｉｚｅ
（）
方法来实现规格化
。
（
５
）
重置场景矩阵
：
由于场景和对象都在本地空间下
建模
，
在规格化之后需要将场景和对象在本地空间下的坐
标转化为世界空间下的坐标
，
进行重置场景矩阵的计算
，
具体实现通过语句
ｓｃｅｎｅ．ｍａｔｒｉｘ．ｒｅｓｅｔ
（）。
（
６
）
设置摄像机的位置
，
建立视图空间
：
将摄像机的位
置设为点
（
０
，
０
，
－１００
），
设置摄像机位置的语句为场景对
象
ｓｃｅｎｅ
调用相应方法
，
ｓｃｅｎｅ．ｄｅｆａｕｌｔＣａｍｅｒａ．ｓｅｔＰｏｓ
（
０
，
０
，
－１００
）。
修饰 类 型 为
ｐｕｂｌｉｃ
、
无返回值的同步方法
ｕｐｄａｔｅ
，
其
参 数为
Ｇｒａｐｈｉｃｓ
类型的对象
ｇ
，
即
ｐｕｂｌｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｖｏｉｄ
ｕｐｄａｔｅ
（
Ｇｒａｐｈｉｃｓｇ
）
中
，
进行两个操作
：
（
１
）
将连同对象在内的整个场景渲染到一张图片中
，
场景对象
ｓｃｅｎｅ
调 用
ｒｅｎｄｅｒ
（）
方 法
。
ｒｅｎｄｅｒ
（）
中 是 调 用
了
ｒｅｎｄｅｒＰｉｐｅｌｉｎｅ
中 的
ｒｅｎｄｅｒ
（
ｔｈｉｓ．ｄｅｆａｕｌｔＣａｍｅｒａ
）
方 法
，
参数为默认摄像机
。
这一部分是将连同三维图形在内的三维场景
，
转化为
具有三维效 果 的 二 维 图 像
，
下一步是将这个图像描画在
ａｐｐｌｅｔ
上
。
（
２
）
将渲染好的图片画到屏幕上
，
此 处 实 例 化
Ｇｒａｐｈ
－
ｉｃｓ
对象
ｇ
，
调用
ｄｒａｗＩｍａｇｅ
（）
方法在
ａｐｐｌｅｔ
上进行描画
。
在
ｐｕｂｌｉｃｂｏｏｌｅａｎｍｏｕｓｅＤｒａｇ
（
Ｅｖｅｎｔ
ｅｖｔ
，
ｉｎｔｘ
，
ｉｎｔｙ
）
中
，
场景 对 象
ｓｃｅｎｅ
调 用
ｒｏｔａｔｅ
（）
方 法
，
进 行 旋 转 处 理
ｒｏｔａｔｅ
（）
方 法 在
Ｓｃｅｎｅ．ｊａｖａ
继 承 自 的
ＣｏｒｅＯｂｊｅｃｔ．ｊａｖａ
中
定义
，
ｒｏｔａｔｅ
（）
方法实现旋转的具体思路为
：
分别计算绕
ｘ
轴
，
ｙ
轴和
ｚ
轴旋转时的变换矩阵
，
再相乘而得到一个变
换矩阵
，
再进行渲染
。
在
ｐｕｂｌｉｃｂｏｏｌｅａｎｋｅｙＤｏｗｎ
（
Ｅｖｅｎｔ
ｅｖｔ
，
ｉｎｔｋｅｙ
）
中
，
场
景对象
ｓｃｅｎｅ
调用
ｓｃａｌｅ
（）
方 法
，
进 行 缩 放 处 理
。
ｓｃａｌｅ
（）
的参数分别是
ｚｏｏｍＩｎ
（）
方法和
ｚｏｏｍＯｕｔ
（），
放大时 参 数
为
ｚｏｏｍＩｎ
（）
方 法
，
缩 小 时 参 数 为
ｚｏｏｍＯｕｔ
（）
方 法
。
ｚｏｏｍＩｎ
（）
与
ｚｏｏｍＯｕｔ
（）
的 作 用 类 似
，
都是用来计算缩放
比例的方法
，
ｚｏｏｍＩｎ
（）
用来计算大于
１
的比例
，
ｚｏｏｍＯｕｔ
（
）
则用来计算 小 于
１
的 比 例
。
ｓｃａｌｅ
（）
方法实现缩放的具
体思路是
：
通过
ｚｏｏｍＩｎ
（）
方法或
ｚｏｏｍＯｕｔ
（）
方法计 算 出
来的缩放比例计算相应的变换矩阵
，
再进行渲染
结束语
本文在对 比 了 几 种
３Ｄ
技 术 的 基 础 上
，
介 绍 了 开 源
Ｗｅｂ３Ｄ
引擎
ｉｄｘ３Ｄ
的 具 体 实 现
，
以及对原引擎的优化
。
在此基础上
，
明确了 基 于 开 源
Ｗｅｂ３Ｄ
引擎开发系统的流
程
，
以及具体开发方 法
。
最 后
，
提供了一个茶壶展示系统
的开发实例
，
该实例的运行无需下载特定插件
。
