基于多幅圖像的建筑物三維建模.pdf

1、隨著數(shù)字城市概念的提出，近年來(lái)大規(guī)模城市的三維模型的需求呈現(xiàn)出急劇增長(zhǎng)的趨勢(shì)。作為城市場(chǎng)景的重要組成部分，建筑物的三維模型構(gòu)建受到了越發(fā)廣泛的關(guān)注。而基于圖像的建筑物三維建模由于具有數(shù)據(jù)采集便捷、成本低廉等特點(diǎn)，一直是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文針對(duì)基于多幅圖像的建筑物三維建模這一問(wèn)題，提出一種結(jié)合自動(dòng)重建和交互建模的兩階段建模系統(tǒng)，從多個(gè)視角下拍攝的建筑物圖像出發(fā)，快捷有效地構(gòu)建出建筑物的三維真實(shí)感模型。主要研究?jī)?nèi)容包

2、括：
　?、旁谧詣?dòng)重建階段，提出了一種自動(dòng)構(gòu)建建筑物的三維拓?fù)涠噙呅文Ｐ偷姆椒?。首先，我們?duì)每幅圖像抽取SIFT特征，并對(duì)兩兩圖像進(jìn)行SIFT特征點(diǎn)匹配。基于匹配的特征點(diǎn)，采用運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法來(lái)估計(jì)所有攝像機(jī)的參數(shù)。然后，使用多視圖立體視覺(jué)算法來(lái)從校準(zhǔn)的圖像恢復(fù)建筑物的稠密三維點(diǎn)云。接著我們從這些離散的無(wú)結(jié)構(gòu)的三維點(diǎn)云中抽取出平面基元，然后本文提出一種基于測(cè)地距離度量的鄰接分析方法來(lái)獲取平面基元間的鄰接關(guān)系。對(duì)于每個(gè)面，結(jié)合它與相

3、鄰平面的三維交線、它的三維點(diǎn)云、以及相應(yīng)的二維圖像信息，其邊界將被計(jì)算出來(lái)。最后，對(duì)每個(gè)面貼上紋理，便得到建筑物的真實(shí)感三維模型。
　　⑵自動(dòng)重建階段獲得的三維模型反映了建筑物的主體結(jié)構(gòu)，但由于受到圖像中紋理、遮擋物等的影響，通常情況下自動(dòng)重建部分得到的三維模型還不夠精細(xì)和完整。因此，提出采用交互建模來(lái)對(duì)自動(dòng)重建階段得到的三維模型進(jìn)行進(jìn)一步的編輯，以得到更加完善的三維模型。
　?、窃诮换ソｋA段，提供了幾種簡(jiǎn)便的操作來(lái)對(duì)現(xiàn)有

4、的三維模型進(jìn)行進(jìn)一步加工。首先，用戶可以選擇平面進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放以改變平面參數(shù)。其次，用戶可以在圖像上編輯平面邊界使其對(duì)齊到準(zhǔn)確的邊界。再者，對(duì)于建筑物外表面上的一些小的凹進(jìn)、凸起結(jié)構(gòu)，提供了平面擠入操作來(lái)構(gòu)建。另外，系統(tǒng)還提供了生成新的平面、平面間縫隙縫合等操作。
　?、韧ㄟ^(guò)結(jié)合自動(dòng)重建和交互建模各自的優(yōu)勢(shì)，提出的兩階段建模系統(tǒng)能夠快速有效地構(gòu)建出建筑物的完整精細(xì)的三維真實(shí)感模型。本文最后給出了多個(gè)建筑物的建模結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果