摘 要

三维可视化技术诞生于上世纪80年代，到现在已然有三十多年了。虽然仅仅只是三十多年，但是对于计算机科学领域来说，三十年足以使一门技术发展的成熟使用。三维可视化技术，俨然成为了一门科学学科，而且其所跨领域之广，在材料学，建筑学，医学，生物学等等各个方面，都发挥了极大的功效，并且其发展并不会止步，可视化技术会随着各类科学的进步而共同发展。

本文首先分析了现今计算机科学领域中的科学可视化技术，从科学可视化技术的产生到如今可视化技术的广泛运用。然后就可视化技术在当今科学领域中的运用进行了详细的分析和介绍，并且就本次使用的OpenGL三维渲染技术进行了详细的阐述，包括OpenGL在多种开发环境下的灵活运用，OpenGL三维渲染，纹理映射，光照材质等等。之后对本次课题中涉及到的各种算法进行了分析，并探讨了各种算法对于三维重建的利弊与实用性等，对本次课题中实际运用的算法则进行了详细的研究。为了便于读者能够更清晰的了解本论文中所完成的软件效果以及三维重建算法，将本次论文中设计到的软件代码方面的关键性地方进行了标注，为使读者能够更好的理解本文。最后，介绍了系统开发的过程详细，并列出了系统的功能特性处的关键代码。

本文重点在于研究二维图像的三维重构，通过运用OpenGL三维渲染技术，来完成从二维到三维图像的转变。利用转换而来的三维图像更清晰的来观察晶体相关特性。

关键词：qt，OpenGL，二维图像，三维重构

Abstract

Three-dimension visualization technology was developed in the 80 's of the last century, and now has more than 30 years. Although only just more than 30 years, but for the field of computer science, 30 years is enough to make a mature use of technology development. Three-dimension visualization technology, seems to have become a scientific discipline, and across wide areas, such as in materials science, architecture, medicine, biology and so on various aspects of play to great effect, and its development will not be stopped, Visual technology with scientific progress and common development.

This article first analyses in the field of computer science, scientific visualization, scientific visualization techniques to visualization techniques are widely used. And application of visualization technology in the field of modern science made a detailed analysis and presentation, and the use of three dimensional rendering OpenGL is described in detail, including flexible application of OpenGL in many development environments, three dimensional rendering OpenGL, texture mapping and light materials, and so on. After this issue involves a variety of algorithms are analyzed, and discusses the pros and cons of various algorithm for three dimensional reconstruction and utility, on this issue of practical use in algorithms, detailed studies were conducted. In order to help the reader gain a clearer understanding of the thesis performed by software effects and three dimensional reconstruction algorithm, this paper is designed to mark the key parts of the software code, to enable readers to better understand this article. Finally, introduces the development process in detail and lists the key features of the system code.

This paper focuses on three-dimensional reconstruction of two-dimensional image by using three dimensional rendering OpenGL technology, to complete the transition from two to three dimensional images. Converted using three dimensional image clearer to see Crystal-related attributes.

Keyword：qt，OpenGL，two-dimensional image，three-dimensional reconstruction

目录

1、 绪论 1

1.1 论文研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文的研究意义 2

1.4 论文的主体架构 2

2、 三维可视化技术 4

2.1 可视化的相关概念 4

2.2 三维可视化渲染引擎 4

2.3 OpenGL三维可视化技术 5

2.3.1 OpenGL概述 5

2.3.2 OpenGL的特点与功能 5

2.3.3 OpenGL的渲染流程 6

2.4 本章小结 6

3、 算法分析 7

3.1 二维图像重构三维算法 7

3.1.1 双目立体视觉法 7

3.1.2 结构光 8

3.1.3 云点图 8

3.1.4 增强现实 9

3.2 本文中的算法 9

3.3 本章小结 10

4、 开发详细 11

4.1 开发环境选择 11

4.2 OpenGL 11

4.3 qt 11

4.3.1 qt简介 11

4.3.2 qt功能与特性 11

4.3.3 qt opengl 12

4.4 开发过程 12

4.4.1 开发环境 12

4.4.2 开发中难点 13

4.5 可视化系统 13

4.5.1 系统设计思想 13

4.5.2 系统功能 14

4.5.3 系统开发实现 14

4.6 本章小结 18

5、 总结与展望 19

5.1 论文内容总结 19

5.2 未来研究展望 19

参考文献 20

致谢 21

1、 绪论

1.1 论文研究背景

正如大家所了解，当前我们在分析一些问题或者数据的时候，我们通常都会面临到一些比较难以解决的问题，比如一些传统的系统，它往往包含了很多不同的数据源，或者仅有一些二维图像和一些繁杂的数据，这些东西对于我们人脑来说是比较复杂的，我们无法从数据中一眼就看出直观的效果。所以为了让我们能够更好的分析处理我们所拥有的数据，构建一个能够更加直观的展示数据效果的可视化系统势在必行，通过将这些数据或者图像做成人们接纳度高的可视化图像，使得我们在分析时能够获得更加直观的效果，进而大幅的提高我们的工作效率。

通过图形来展示信息这样的方式对于我们来说是最方便快捷的。特别是三围图像的显示效果，相比于传统的通过文字、数字、语言拥有绝对的优势。而早在20世纪80年代，计算机可视化才刚刚开始诞生，并且当时仅仅只是涉及到很狭窄的领域。而到了今天，可视化技术所涉及到的已然包括了几乎所有的科学领域，无论是自然科学，还是材料物理学，又或者是建筑学、医学，甚至我们的日常生活都与可视化技术离不开关系。

1.2 国内外研究现状

可视化技术虽然从诞生至今所经历的时候仅仅只有三十几年，但是由于其与计算机科学的相生关系，其发展速度是相当的迅速，到现在已然在很多的方面有了很大的突破。而其在分子动力学方面也拥有很大的成果。