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算機建模中，針對建筑物的三維建模是其中最重要的組成成分，近年來得到了計算機圖形學(xué)和計算機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。基于單幅圖像的城市建筑物建模是計算機圖形學(xué)和計算機視覺的一個研究熱點。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，提出一種以簡單交互方式累進式重建三維建筑物場景的方法。在以單幅建筑物圖像為背景的畫布上，用戶首先對輸入圖像進行校正預(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、垂直及頂點共

3、面關(guān)系作為約束建立能量函數(shù)計算線畫圖中所有頂點的深度值，并根據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性特點完善建筑物模型幾何結(jié)構(gòu)，生成建筑物場景的粗糙模型；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)頂點的深度值，并根據(jù)輸入圖像中可見部分紋理信息進一步合成建筑物表面紋理，得到精細(xì)真實的三維建筑物模型。
　　2）針對具有顯著重復(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，通過檢測水平方向和垂直方向上的邊界線自動檢測建筑物各個墻面的重復(fù)結(jié)構(gòu)，并對重復(fù)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)按照其包圍盒的特征進行分類；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)對應(yīng)凹凸細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的幾何模型；最后，根據(jù)檢測得到的建筑物表面重復(fù)結(jié)構(gòu)，分別自動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。