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研究生: 姜智勻
Chih-Yun Chiang
論文名稱: 3D雷射掃描在歷史建築數位保存模型之網路系統整合應用--以三峽祖師廟為例--
The Internet System Integration of Digital Models and application for Historical Buildings by 3D Laser Scanner-- the Sansha Temple Example --
指導教授: 施乃中
Naai-Jung Shih
口試委員: 林慶元
Ching-Yuan Lin
王惠君
Huey-Jiun Wang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 設計學院 - 建築系
Department of Architecture
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 178
中文關鍵詞: 3D雷射掃描歷史建築物逆向工程虛擬實境
外文關鍵詞: 3D laser scan, historical building, reverse engineering, virtual reality
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本研究採用HDS3000 3D雷射掃描器做三峽祖師廟之整體空間掃描,用OptiX400L做三峽祖師廟構件之細部掃描,將其量體做數位化的保存。在後續資料處理上,利用逆向工程之技術,將擷取之點雲資料,做2D線檔圖面之描繪、虛擬實境之表現、原始點雲資料之呈現,並架設構件資料庫系統,供使用者可以針對單一構件做搜尋之動作,進一步瞭解其說明。藉由網頁之建立,讓點雲得以在網路提供相關學者或是一般民眾做資料的瀏覽、自行轉化、闡釋資料內容。
主要的研究目的如下:
(1)以3D雷射掃描器將三峽祖師廟做一個全面性的外觀掃描,然後再將部分構件做細部的掃描,將三峽祖師廟的外觀特徵做數位保存記錄。
(2)建立三峽祖師廟的相關簡介資料庫,以分析其應用方式。
(3)建立以網際網路為管理整合呈現所有資訊的方式。
(4)點雲資料之線檔描繪、虛擬實境呈現方式的應用探討。


This research uses HDS3000 the 3D laser scanner to make whole of space scan Sansha Temple.Makes detail of scan the Sansha Temple component with OptiX400, digital preservation.
In the following data processing, using by reverse engineering,will receive point clouds data to make the 2D vector files description,virtual reality, presenting of the primitive point clouds data and set up the database system , may aim at the sole component for the user to make the search, further understands its explanation.
The affiliation establishment by the homepage lets point clouds data be able to provide the scholar or people in the network makes the browsing, voluntarily transforms, the explanation material content.

Main research goal as follows:
(1)Sansha Temple will make a comprehensive outward appearance scan by the 3D laser scanner, then will make again the partial components detail scan, outward appearance characteristic of Sansha Temple would be make several preserved records.
(2)Builds Sansha Temple the scan information database system and the correlation information database system , analyzes its application way.
(3)Establishes take the Internet presents all information as the management conformity the way.
(4)Point clouds data description,virtual reality material present the way and application discussion.

中文摘要 I Abstract II 謝誌 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 X 第一章緒論 1 1-1前言 1 1-2研究目的 1 1-3研究方法及範圍 2 1-4研究架構與流程 2 1-4-1論文架構 2 1-5研究相關用語 4 第二章 文獻回顧 5 2-1文化資產保存的意義 5 2-2 逆向工程(Reverse Engineering)的意義 6 2-3 3D長距離雷射掃描器 8 2-3-1 雷射光量測特性 9 2-3-2 雷射掃描原理 9 2-3-3 HDS 3000 3D長距離雷射掃描器屬性 10 2-4 3D雷射掃描器的應用實例 10 2-4-1 德國Lübeck西方城門Holstentor的3D建築掃描計畫 10 2-4-2 使用3D影像重建極北的鯨魚骨頭建築 11 2-4-3 Beauvais大教堂掃描計畫 12 2-4-4 3D雷射掃描在歷史建築數位管理系統之應用 13 --以台北市大龍峒保安宮為例-- 13 2-5 虛擬實境 14 2-5-1虛擬實境相關發展史 17 2-5-2虛擬實境相關產業的應用 18 2-6 虛擬實境應用實例 19 2-6-1漢代的墓葬與文化之虛擬古墓保存計畫 19 2-6-2虛擬實境CAVE身體使用介面 20 2-6-3古夫金字塔之謎破解計畫 21 2-7國內數位保存網頁分析 22 2-7-1數位典藏國家型科技計畫 22 2-7-2南瀛古蹟之旅─南鯤鯓代天府 23 2-7-3台灣原住民數位博物館 24 2-7-4台北市大龍峒保安宮數位保存 25 2-8小結 26 第三章掃描案例介紹及點雲掃描操作 27 3-1 操作案例介紹 27 3-1 三峽祖師廟的建築特色 27 3-2 三峽祖師廟的3D長距離雷射掃描規劃 28 3-2-1 掃描範圍 28 3-2-2 掃描前置作業 28 3-2-3 掃描進行作業 29 3-2-4 掃描點設立 31 3-2-5 參考點設立 31 3-2-6後續點雲資料處理作業 33 3-3 局部、細部掃描 34 3-3-1細部構建資料取得 34 3-3-2照相測量法 35 3-4 形體建構 35 3-4-1逆向工程 35 3-5 資料量及顯示效果比對 37 3-6 三峽祖師廟本體掃描 47 3-6-1正殿及周遭建物掃描 47 3-6-2外觀完整度 47 3-6-3點雲結合 53 第四章掃描點雲資料整合運用 56 4-1 構件搜尋系統之資料庫建立 56 4-1-1 動態網頁語法選擇及後端資料庫之選定 56 4-1-2 Metadata 介紹 58 4-1-3 三峽祖師廟之Metadata格式制訂 60 4-2 Octree檔案格式特點 63 4-2-1 Octree檔案格式特點 63 4-2-2 Octree檔案線上測距使用方法 64 4-2-3現行傳統數位化之呈現與點雲呈現方式之比較 66 4-3 空間架構 67 4-3-1 制訂網頁樹狀結構圖 67 4-3-2初期樹狀結構系統制訂原則 68 4-3-3現階段樹狀結構系統制訂原則 69 4-4現況線檔圖 70 4-4-1現況線檔圖描繪流程 70 4-4-2現況線檔圖檢視 74 4-5虛擬實境 76 4-5-1Quest3D軟體 76 4-5-2Quest3D軟體特色 76 4-5-3虛擬實境製作考量重點 77 4-5-4虛擬實境製作流程 81 4-5-5虛擬實境案例之比較 88 第五章網頁系統建立 89 5-1 網頁設計之考量點 89 5-2 網頁內容介紹 91 5-2-1首頁 91 5-2-2計畫緣起 92 5-2-3預期目標 92 5-2-4構件介紹 93 5-2-5線檔圖面 94 5-2-6虛擬實境 95 5-2-7點雲呈現 95 5-2-8照相測量 96 5-3點雲呈現網頁外部網路測試 96 第六章結論與建議 98 6-1結論 98 6-2研究限制 99 6-3後續研究建議 100 參考書目 102 中文書目: 102 英文書目: 103 參考網站: 104 附錄A 點雲結合精確度呈現表 105 附錄B Metadata構件總表 108 附錄C 點雲2D線檔圖面描繪 161 附錄D點雲呈現網頁外部網路測試 163

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