基于單幅圖像的交互式三維建筑物建模.pdf

1、在三維城市景觀的計(jì)算機(jī)建模中，針對(duì)建筑物的三維建模是其中最重要的組成成分，近年來得到了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺研究者的廣泛關(guān)注。各種基于三維建筑物模型的3D建模軟件在諸如三維虛擬漫游、三維地圖、城市規(guī)劃和三維游戲等應(yīng)用中，得到了用戶的普遍青睞?；趩畏鶊D像的城市建筑物建模是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于單幅建筑物圖像所包含的信息量較少，給三維建筑物重建帶來了許多困難，本文重點(diǎn)研究利用輸入圖像中呈現(xiàn)的線條特征、細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)特征和

2、重復(fù)結(jié)構(gòu)特征等并輔以盡可能少的用戶交互，以簡(jiǎn)單快速地重建出單幅圖像中的建筑物模型。
　　本文主要工作和取得的研究成果如下：
　　1）基于單幅建筑物圖像，提出一種以簡(jiǎn)單交互方式累進(jìn)式重建三維建筑物場(chǎng)景的方法。在以單幅建筑物圖像為背景的畫布上，用戶首先對(duì)輸入圖像進(jìn)行校正預(yù)處理，以消除建筑物圖像中的透視失真并恢復(fù)建筑物圖像中的線條平行關(guān)系；然后在經(jīng)校正處理后的圖像上描繪建筑物基本輪廓線條，利用二維線畫圖中各線條的平行、垂直及頂點(diǎn)共

3、面關(guān)系作為約束建立能量函數(shù)計(jì)算線畫圖中所有頂點(diǎn)的深度值，并根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱性特點(diǎn)完善建筑物模型幾何結(jié)構(gòu)，生成建筑物場(chǎng)景的粗糙模型；最后利用建筑物圖像呈現(xiàn)的精細(xì)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)和其與建筑物粗糙模型主體結(jié)構(gòu)的幾何位置關(guān)系確定細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的深度值，并根據(jù)輸入圖像中可見部分紋理信息進(jìn)一步合成建筑物表面紋理，得到精細(xì)真實(shí)的三維建筑物模型。
　　2）針對(duì)具有顯著重復(fù)結(jié)構(gòu)特征的單幅城市建筑物輸入圖像，提出了一種通過簡(jiǎn)單交互以方便快速地生成建筑物三維模型中精

4、細(xì)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的方法。首先，根據(jù)用戶的簡(jiǎn)單交互重建建筑物基本主體部分的三維幾何模型；然后，根據(jù)輸入圖像，通過檢測(cè)水平方向和垂直方向上的邊界線自動(dòng)檢測(cè)建筑物各個(gè)墻面的重復(fù)結(jié)構(gòu)，并對(duì)重復(fù)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)按照其包圍盒的特征進(jìn)行分類；其次，通過用戶繪制細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的局部線畫圖，根據(jù)建筑物細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)與基本主體部分的射影幾何關(guān)系，恢復(fù)對(duì)應(yīng)凹凸細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的幾何模型；最后，根據(jù)檢測(cè)得到的建筑物表面重復(fù)結(jié)構(gòu)，分別自動(dòng)生成相同類型的重復(fù)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，得到三維建筑物精細(xì)模型。