基于航空立体像对的三维建筑物建模

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。     

基于重复结构检测的三维建筑物精细模型重建

基于单幅图像的城市建筑物建模是计算机图形学和计算机视觉的一个研究热点.针对具有显著重复结构特征的单幅城市建筑物输入图像,提出了一种通过简单交互方便快速地生成建筑物三维模型中精细细节结构的方法.首先,根据用户的简单交互重建建筑物基本主体部分的三维几何模型;然后,根据输入图像,通过检测水平方向和垂直方向上的边界线自动检测建筑物各个墙面的重复结构,并对重复细节结构按照其包围盒的特征进行分类;其次,通过用户描绘细节结构的局部线画图,根据建筑物细节结构与基本主体部分的射影几何关系,恢复对应凹凸细节结构的几何模型;最后,根据检测得到的建筑物表面重复结构,分别自动生成相同类型的重复细节结构,得到三维建筑物精细模型.实验结果表明,该方法能够简单便捷地重建出具有较强真实感的三维建筑物模型.     

一种基于多源数据融合的文物三维建模方法

针对基于单一数据源对建筑物进行三维模型时,建模质量、精度、完整性具有一定的局限性使得后期修模耗时、耗力、效率低下等问题,以昆明市某文物建筑为研究对象,基于多源数据融合技术,提出一种基于计算机视觉理论中的基本原理进行多源坐标系的统一、基于主成分分析进行初始点云配准的方法,进而提出一种融合多种数据源对文物建筑进行精密三维建模的方法,并比较该方法与单一数据源建模方法的优劣。实验结果证明基于多源数据融合进行三维建模的方法,使各种古建筑三维建模技术优缺互补,规避了使用单一激光点云而无法满足古建筑顶部及局部细节三维建模的问题,使建模数据采集的手段多样化。     

有限元法在人脸三维建模及表情动画中的应用研究

将机械工程中的有限元方法用于人脸的三维建模,利用人脸上提取的99个特征点和一些辅助点,用光滑的样条曲线模拟人脸表情肌分布位置连结成线,由线生成三角面片和四角面片组合的有限元建立的人脸几何模型.给该模型定义合适的单元类型、实常数等参数,定义能与人脸皮肤等效的材料属性,并在眼睛、嘴等动作敏感位置加一定量载荷求解,模拟人脸表情动作.从求解的应力图中可以看出,该几何模型变形均与人脸表情动作时皮肤弹性变形一致.该方法可以快速、准确的进行三维人脸参数化建模,可方便提取特征点进行人脸识别.这种建模方法为人脸三维建模提供了一种新的思路和可靠的理论依据,同时降低了后期人脸识别的难度.     

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.     

基于KD树和CDT的露天矿三维建模

为了实现露天矿坑快速而准确的三维建模,以露天矿坑坡顶线、坡底线、道路边界线以及线上的点作为约束边线和离散点来进行约束Delaunay三角剖分(CDT)建立露天矿坑模型.对于各个离散点,利用KD树进行组织和索引,从而快速地确定各个离散点间的拓扑关系,对CDT后的三角网格进行局部修正,从而使露天矿坑模型更加准确美观.该方法成功在蓝光平台上实现,实验结果表明:利用该方法可以快速、准确地实现露天矿坑的三维建模.总之,这种建模方式更加方便、快捷,有利于离散点的动态增删和离散点与约束边间关系的处理.     

基于单幅图像成像一致性的组合式建筑交互建模

在组合式建筑建模中,针对单幅建筑物图像提供的信息量少、建筑物部件之间的相互遮挡等局限性,提出一种"部件建模-联合优化"的组合式建筑交互建模方法.首先根据输入的单幅建筑物图像,用户标注图像上建筑物单个部件的6个顶点,系统获取顶点坐标并利用其与三维几何体顶点之间的对应关系构建长方体初始部件模型,使得其投影与图像上的部件轮廓相匹配,以实现相机标定;然后对选定的初始部件模型进行交互式编辑以生成相邻的部件,并使得生成的相邻长方体部件投影与图像上的相应部件轮廓相匹配,基于相机内参的成像一致性完成建筑物相邻部件的重建;最后利用组合式建筑建模的投影误差和共面约束误差进行联合优化,生成精确的组合式建筑物模型,并利用建筑物纹理的对称性合成真实的三维组合式建筑.利用.NET平台下的Emgucv库和OpenGL库实现基于单幅图像的建筑物三维建模,实验结果表明,该方法能方便高效地重建单幅图像中的组合式建筑物,且具有较强真实感.     

一种基于剖分与聚类的三维手势建模方法

针对有些建模方法需要设置复杂参数,或所建模型不够平滑、完整,以及出现多余网格等问题,提出了一种基于Delaunay三角剖分与K-Means聚类的三维手势静态建模方法。首先对点云进行半径滤波,再把点云投影在X0Y平面上,然后进行Delaunay三角剖分,对于剖分得到的三角网格中的长边与短边,使用K-Means算法聚为两类,最后删除含有长边的三角面片,得到完整手势的三维模型。实验结果表明,该方法有利于减少多余的网格面,形成的三维手势模型的网格面也较为平滑、完整。