一种人机交互的三维建筑物快速建模方法

采用人机交互方法按照一定顺序提取建筑物角点,根据近似点位进行角点位置的纠正,按照影像自动定向的结果计算模型的三维坐标,建立三维建筑物模型.实验证明,这一方法能有效地实现速度和逼真度的兼顾.特别是对于一些仅需小范围的建筑物建模场合,例如三维制导时的目标区域,采用该方法进行建模不失为一种简单而有效的方法.     

基于SOM的三维场景建模方法

将基于SOM的数据建模方法运用到三维场景建模中,阐述了其建模思想和建模过程,分析这种建模方法的优点,最后以建筑物模型为例给出建模实例.     

基于点云数据的复杂建筑体真三维建模与应用

传统建筑物三维建模方法费时费力、精度低、采用接触式测量,且仅能获得建筑物少量特征点及线状数据。与传统测量方法相比,地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanner,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取建筑物表面高精度三维信息,因此其较传统建筑物三维建模方法优势显著。以古田会议旧址为研究对象,首先介绍了研究目标的主要特征以及点云数据采集方案;其次以高复杂度建筑物建模为需求出发,详细阐述了点云数据预处理及建筑物三维模型重建相关核心技术及方法;并重点讨论了与其相关的点云数据配准拼接、去噪简化、二维轮廓线提取、三维实体重建;最后实现古田会议旧址高复杂度三维几何模型重现,并采用先进的3D打印技术按1∶40比例尺制作3D打印点云数据的微缩模型。通过与实地测量数据对比分析得知,采用地面三维激光测量方法采集点云数据的建筑物建模精度优于传统测量方法。此研究成果可应用于古田会议旧址等文化遗产的文物修复、变形监测、虚拟重现等方面。     

基于移动激光扫描数据的建筑物精细化建模研究

随着"数字城市"的发展,各行各业对空间数据需求不断增高,三维建模是"数字城市"的重要组成部分,传统的建筑物三维建模方法耗时耗力、精度低、采用接触式测量,这种采集方法和数据处理方式已不能满足数字化的需要。移动激光扫描技术的出现,改变了传统的的数据采集方式,为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。通过移动激光扫描技术获取的空间点云数据,可以建立结构错综和不规则场景的建筑物模型。鉴于传统方法的不足和移动激光扫描技术的特点,提出移动扫描技术三维建模的方法,以云南师范大学商学院的激光扫描为例,首先通过将获取的点云数据的配准、拼接、降噪、POS解算、IE解算和点云数据融合,然后进行精细三维建模。     

建筑物多尺度三维语义建模研究

针对现有的一些三维建模方法强调单一尺度几何模型构建,缺乏多细节层次(LoD)和语义信息表达,互操作性不强等问题,以国际开放标准CityGML为基础,利用矢量拉伸、基于几何特征和规则的语义信息提取、几何映射和语义映射等技术研究了建筑物多尺度几何语义一体化模型构建方法.采用开源Cesium库开发了一套基于WebGL的建筑物...     

基于几何和图象的建筑物建模方法的实现

虚拟实现（ＶＲ）系统是一种具有交互性和临场感的三维图形系统，目前得到了广泛的研究和应用。构造ＶＲ系统的一项关键技术是建模。本文介绍了一种基于几何和图象的建筑物建模方法。它充分利用了建筑物的特性，使建筑物基本几何模型的恢复变得比较容易。用户使用建筑物的一组图象，通过交互式操作，使用计算机视觉中从运动恢复结构（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ｍｏｔｉｏｎ）的算法，来重建建筑物的几何模型。     

模型导向的矩形建筑物三维重建

针对以航空影像为数据源的矩形建筑物半自动重建进行了研究。采用模型导向的方法,用CSG与B-Rep相结合描述的矩形体基本模型,提取航空影像中建筑物边缘线,人机交互建立建筑物的初始模型;将初始模型反投到影像上,根据建筑物边缘与模型投影线之间套合程度,通过基于广义点摄影测量理论的模型影像匹配算法计算建筑物的精确参数。该方法利用影像上的直线信息进行广义点平差,减少运算量,提高建模效率与建模精度。实验结果证明该方法有较高的准确性。     

采用平面-空间颜色局部一致性的点云模型描述

为了避免在建模过程中对动态模型进行网格化处理和纹理映射,获得较高的建模速度及良好的模型外观,提出一种基于点云模型的动态物体模型重建方法.通过分水岭分割原理进行图像分割并提取分水岭轮廓;然后采用剪影轮廓序列建模方法重建物体的稀疏点云模型;最后根据平面-空间颜色局部一致性原理扩充模型,获得稠密点云模型.实验结果表明,该方法能够快速生成紧致性描述且具有外观表象的三维模型.     

城区建筑物3D景观模型建立

为了在2D GIS基础上实现城市建筑物的3D显示,提出了一种建立建筑物3D模型的方法,该方法首先采用最大包围盒法将建筑物3D模型与2．5D DEM集成在一起,然后采用了Meier关系数据结构的表示城区建筑物几何模型中的拓扑信息和属性信息,并通过VRML浏览器业实现城市景观的交互显示,从而实现了利用常规2D GIS数据建立建筑物3D景观虚拟模型,实验结果表明,该方法能在VRML浏览器中以各种视角,在各个位置和按各种缩放比例,对建筑物模型进行动态观察,并在计算机屏幕上实现立体显示,根据实验结果和分析可见,随着2D GIS的发展成熟,利用常规2D GIS数据来建立建筑物3D景观模型的条件已经具备。     

一种单幅图像及其辅助曲线的三维建模方法

针对单幅图像的三维建模存在对用户的建模意图还原度不高、模型不够真实的问题,提出了一种通过构造曲线和辅助曲线来创建三维模型的方法.离散图像并补全构造曲线,为每条构造曲线添加辅助曲线.寻找离散后构造曲线间的对称关系并设置对称平面,计算曲线在三维空间中的位置.移动、旋转辅助曲线,得到三维模型,根据特征点位置和类型组合三维模型.实验结果表明,该方法得到的三维模型较符合用户的建模意图,同时具有算法简单、建模速度快、实用性强等特点.     

An automated vision-based method for rapid 3D energy performance modeling of existing buildings using thermal and digital imagery

Modeling the energy performance of existing buildings enables quick identification and reporting of potential areas for building retrofit. However, current modeling practices of using energy simulation tools do not model the energy performance of buildings at their element level. As a result, potential retrofit candidates caused by construction defects and degradations are not represented. Furthermore, due to manual modeling and calibration processes, their application is often time-consuming. Current application of 2D thermography for building diagnostics is also facing several challenges due to a large number of unordered and non-geo-tagged images. To address these limitations, this paper presents a new computer vision-based method for automated 3D energy performance modeling of existing buildings using thermal and digital imagery captured by a single thermal camera. First, using a new image-based 3D reconstruction pipeline which consists of Graphic Processing Unit (GPU)-based Structure-from-Motion (SfM) and Multi-View Stereo (MVS) algorithms, the geometrical conditions of an existing building is reconstructed in 3D. Next, a 3D thermal point cloud model of the building is generated by using a new 3D thermal modeling algorithm. This algorithm involves a one-time thermal camera calibration, deriving the relative transformation by forming the Epipolar geometry between thermal and digital images, and the MVS algorithm for dense reconstruction. By automatically superimposing the 3D building and thermal point cloud models, 3D spatio-thermal models are formed, which enable the users to visualize, query, and analyze temperatures at the level of 3D points. The underlying algorithms for generating and visualizing the 3D spatio-thermal models and the 3D-registered digital and thermal images are presented in detail. The proposed method is validated for several interior and exterior locations of a typical residential building and an instructional facility. The experimental results show that inexpensive digital and thermal imagery can be converted into ubiquitous reporters of the actual energy performance of existing buildings. The proposed method expedites the modeling process and has the potential to be used as a rapid and robust building diagnostic tool.     

Complete residential urban area reconstruction from dense aerial LiDAR point clouds

We present an automatic system to reconstruct 3D urban models for residential areas from aerial LiDAR scans. The key difference between downtown area modeling and residential area modeling is that the latter usually contains rich vegetation. Thus, we propose a robust classification algorithm that effectively classifies LiDAR points into trees, buildings, and ground. The classification algorithm adopts an energy minimization scheme based on the 2.5D characteristic of building structures: buildings are composed of opaque skyward roof surfaces and vertical walls, making the interior of building structures invisible to laser scans; in contrast, trees do not possess such characteristic and thus point samples can exist underneath tree crowns. Once the point cloud is successfully classified, our system reconstructs buildings and trees respectively, resulting in a hybrid model representing the 3D urban reality of residential areas.     

基于拓扑分析的三维动漫人物造型重构

传统方法在三维动漫人物造型重构过程中未确定关键特征点,导致姿态图像匹配度低和收敛速度慢,为此设计一种基于拓扑分析的三维动漫人物造型重构方法。引用拓扑分析确定三维动漫人物造型的点、线、面结构,运用基于融合技术的边缘检测方法提取造型特征点,计算特征点的梯度值和梯度方向,以此来确定关键特征点,生成主方向和特征描述符。在此基础上计算与其对应的源数据库中关键点的描述符距离,根据最小距离和次小距离的比值实现特征点的匹配,利用交互式几何约束变形完成三维动漫人物造型重构。测试结果表明：设计的三维动漫人物造型重构方法的姿态图像匹配度整体在0.6以上,远高于传统重构方法的匹配度,且该方法的收敛速度较快,说明其适合应用在三维动漫人物造型重构设计中。     

基于IFC标准的楼层平面尺寸标注自动生成方法研究

在 BIM 协同应用中,二维信息在模型空间布置和构件平面尺寸表达等方面具有重 要作用。由于当前不同专业模型难以集成后统一标注,采用 IFC 标准表达二维信息可有效解决 这一问题。为提高 BIM 构件定位与尺寸的查看效率,提出基于 IFC 标准的二维尺寸标注自动生 成方法。首先研究被标注对象的几何和空间位置信息的提取、分类、转换和存储机制,由此推 导楼层中所有被标注对象的尺寸标注信息。然后研究 IFC 标准中尺寸标注实体的空间定位和形 状表达机制,生成尺寸标注实体并将其关联到被标注对象。最后通过一个两层楼案例,验证该 方法的正确性。     

框架式地形建模在城市虚拟仿真中的应用

在城市地形建模过程中,由于目前所采用的数据源的高程点密度不能达到高精度地形建模的要求,往往需要内插高程点。提出了基于GIS的“框架式地形建模”方法,在一定条件下不用加密高程点,就可以构建高精度的地形模型。以山东师范大学校本部的地形建模为例,采用基于Multigen Creator/Vega虚拟现实软件平台进行了实证研究,实验结果表明利用该方法可以满足高精度仿真对于地形建模的要求。     

湿地公园无人机航测的高效三维建模与呈现

针对湿地公园地貌和生态特征,以实例为研究对象,对湿地公园无人机航测数据的高效三维建模和轻量化呈现技术进行研究,解决大型实景模型建模效率低、实时呈现与浏览困难和缓慢等瓶颈问题。提出基于二次高斯径向基函数线性组合方程及对航测空间位置数据进行四叉树分割的三维建模算法,并实现模型的光滑连接和优化处理。实验表明,提出方法一改航测数据三维建模的传统繁琐建模方法和过程,利用少量的建模数据高效快速构建和呈现大规模三维模型,并大幅降低构建模型的数据量和获得满意的建模视觉效果。该方法不仅适用于湿地公园大规模三维高效建模与呈现,对自然风景区、林区等生态保护区的大规模三维建模与呈现亦有参考价值。     

采用草绘轮廓的3维人脸建模方法

为方便用户进行3维人脸形状设计,提出一种基于手绘轮廓的3维人脸建模方法。该方法的主要特点在于,一方面,引用姿态估计技术对人脸草图进行解析,将用户绘制的侧视人脸草图转换成对应的正视人脸草图,可支持用户选择多个视角绘制人脸;另一方面,采用多层映射机制建立人脸草图特征点与3维人脸特征点之间的一一对应关系,由对应特征点之间的形变量来控制生成3维人脸,保证草图笔画的几何形状信息能有效映射到3维模型中。实验结果表明,文中方法能快速生成形状新颖的特定人脸,可有效支持用户进行3维人脸形状的手绘建模。