建筑物三維模型重建的方法與實現(xiàn)課件

1、建筑物三維模型重建的方法與實現(xiàn)一、研究背景二、建筑物表面的數(shù)據(jù)獲取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角網(wǎng)格化簡 五、紋理修補技術 六、總結(jié)一、研究背景二、建筑物表面的數(shù)據(jù)獲取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角網(wǎng)格化簡 五、紋理修補技術 六、總結(jié)研究背景建筑物三維模型重建 以與大連泰康公司合作的三維游戲為背景，對客觀存在的建筑物用計算機進行真實的三維重建，增強游戲的真實感。應用領域數(shù)字城市數(shù)字考古虛擬現(xiàn)實數(shù)字娛樂研究背景建筑物三維模型重建基于圖片基于激光掃描數(shù)據(jù) 一、課題研究背景二、建筑物表面的數(shù)據(jù)獲取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角網(wǎng)格化簡 五、目標物體移除與紋理修補技

2、術 六、總結(jié)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)系統(tǒng)的組成：激光掃描儀 (1)橫向：系統(tǒng)相對定位數(shù)據(jù) (2)縱向：建筑物表面模型數(shù)據(jù)數(shù)碼攝像機 ：建筑物表面紋理數(shù)據(jù)GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)：系統(tǒng)全局定位數(shù)據(jù)傾角測量儀 ：道路坡度信息一、研究背景二、建筑物表面的數(shù)據(jù)獲取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角網(wǎng)格化簡 五、紋理修補技術 六、總結(jié)建筑物初始模型的建立三維空間點云的建立三維點云預處理生成初始網(wǎng)格模型建筑物初始模型的建立三維空間點云的建立掃描匹配方法相對定位GPS校正法全局定位三維點云預處理生成初始網(wǎng)格模型建筑物初始模型的建立三維空間點云的建立三維點云預處理建筑物表面反射率低導致激光信號弱。掃描儀的固有誤差。

3、樹木、行人或車輛的遮擋。生成初始網(wǎng)格模型三維點云預處理作用：消除噪聲干擾方法：濾波優(yōu)化：消除噪聲，提取背景層。平滑處理：平滑表面。三維點云預處理作用：消除噪聲干擾方法：濾波優(yōu)化：消除噪聲，提取背景層。平滑處理：平滑表面。建筑物初始模型的建立三維空間點云的建立三維點云預處理生成初始網(wǎng)格模型 Rapidform三維空間點云處理軟件。一、研究背景二、建筑物表面的數(shù)據(jù)獲取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角網(wǎng)格化簡 五、目標物體移除與紋理修補技術 六、總結(jié)建筑物三角網(wǎng)格化簡作用：在盡可能保持原始模型特征的情況下，最大限度地減少原始模型的三角形和頂點的數(shù)目。頂點最少原則誤差最小原則目前現(xiàn)行方法在樓

4、體表面網(wǎng)格化簡上的比較。 1.最短邊優(yōu)先化簡 2.基于法向的網(wǎng)格化簡 3.邊折疊法最短邊優(yōu)先化簡方法： 排序網(wǎng)格中所有的邊長，用堆來存儲。依次刪除邊長最小的邊，直到達到預期的三角形數(shù)目。缺點： 容易丟失局部區(qū)域的框架結(jié)構(gòu)。下圖為從22011個三角形化簡到4201個三角形的效果?；诜ㄏ虻木W(wǎng)格化簡化簡依據(jù)平面區(qū)域：平面區(qū)域的多邊形應合并成較大的多邊形。陡邊：相鄰的兩個多邊形的二面角小于一定閾值的邊。凸點：曲率較大的頂點。下圖是從22011個三角形化簡到4228個三角形的效果。邊折疊法點到平面距離的平方和作為誤差度量 。選取兩頂點距離小于一定閾值的點對，并計算兩點對之間的代價函數(shù)。根據(jù)代價值由小到

5、大的順序進行化簡。邊折疊法根據(jù)上述方法，22011個三角形最終被化簡為4923個三角形。盡管效果較前兩種算法有很大提高，但是網(wǎng)格的數(shù)目也多了近1000個。邊折疊法改進將邊折疊后生成的新三角形的形態(tài)質(zhì)量因子引入到折疊代價函數(shù)的計算當中，限制狹長三角形的產(chǎn)生，避免模型視覺特征的急劇改變。改進后局部特征得到很好的保留，并且網(wǎng)格數(shù)目可縮小到4020個。一、研究背景二、建筑物表面的數(shù)據(jù)獲取 三、建筑物初始模型的建立 四、建筑物三角網(wǎng)格化簡 五、紋理修補技術 六、總結(jié)紋理修補目的： 在采集到的紋理圖片中移除建筑物前的遮擋物體，并用適當?shù)募y理填充。方法：對要移除的遮擋物進行提取對該目標區(qū)域沿輪廓線逐樣本塊進行修補。修補過程定義目標塊p的優(yōu)先級為 其中 為信任項， 為數(shù)據(jù)項，表達式如下：設目標塊 具有最高優(yōu)先級,記 是源區(qū)域中與 最相似的源塊。相似性的判斷方法如下： 紋理修補修補結(jié)果存在問題：輪廓點的等照度線方向造成線性結(jié)構(gòu)無限繁殖。對每一個需填充目標塊，在確定源塊的過程中都需要對源區(qū)域進行全局搜索，大大影響了算法的效率。紋理修補改進方法流程圖濾波圖像分割確定最大優(yōu)先權(quán)的修補塊鄰域搜索分段填充重新分段更新自信度提取填充新的邊緣退出開始否是紋