建筑物三维模型重建的方法与实现

建筑物三维模型重建的方法与实现第1页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、研究背景二、建筑物表面的数据获取

三、建筑物初始模型的建立四、建筑物三角网格化简

五、纹理修补技术六、总结第2页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、研究背景二、建筑物表面的数据获取

三、建筑物初始模型的建立四、建筑物三角网格化简

五、纹理修补技术六、总结第3页，共29页，2023年，2月20日，星期一研究背景建筑物三维模型重建以与大连泰康公司合作的三维游戏为背景，对客观存在的建筑物用计算机进行真实的三维重建，增强游戏的真实感。应用领域数字城市数字考古虚拟现实数字娱乐第4页，共29页，2023年，2月20日，星期一研究背景建筑物三维模型重建基于图片基于激光扫描数据

第5页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、课题研究背景二、建筑物表面的数据获取

三、建筑物初始模型的建立四、建筑物三角网格化简

五、目标物体移除与纹理修补技术六、总结第6页，共29页，2023年，2月20日，星期一数据获取系统系统的组成：激光扫描仪

(1)横向：系统相对定位数据

(2)纵向：建筑物表面模型数据数码摄像机：建筑物表面纹理数据GPS全球卫星定位系统：系统全局定位数据倾角测量仪：道路坡度信息第7页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、研究背景二、建筑物表面的数据获取

三、建筑物初始模型的建立

四、建筑物三角网格化简

五、纹理修补技术六、总结第8页，共29页，2023年，2月20日，星期一建筑物初始模型的建立三维空间点云的建立三维点云预处理生成初始网格模型第9页，共29页，2023年，2月20日，星期一建筑物初始模型的建立三维空间点云的建立扫描匹配方法——相对定位GPS校正法——全局定位三维点云预处理生成初始网格模型第10页，共29页，2023年，2月20日，星期一建筑物初始模型的建立三维空间点云的建立三维点云预处理建筑物表面反射率低导致激光信号弱。扫描仪的固有误差。树木、行人或车辆的遮挡。生成初始网格模型第11页，共29页，2023年，2月20日，星期一三维点云预处理作用：消除噪声干扰方法：滤波优化：消除噪声，提取背景层。平滑处理：平滑表面。第12页，共29页，2023年，2月20日，星期一三维点云预处理作用：消除噪声干扰方法：滤波优化：消除噪声，提取背景层。平滑处理：平滑表面。第13页，共29页，2023年，2月20日，星期一建筑物初始模型的建立三维空间点云的建立三维点云预处理生成初始网格模型

Rapidform三维空间点云处理软件。第14页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、研究背景二、建筑物表面的数据获取

三、建筑物初始模型的建立四、建筑物三角网格化简

五、目标物体移除与纹理修补技术六、总结第15页，共29页，2023年，2月20日，星期一建筑物三角网格化简作用：在尽可能保持原始模型特征的情况下，最大限度地减少原始模型的三角形和顶点的数目。顶点最少原则误差最小原则目前现行方法在楼体表面网格化简上的比较。

1.最短边优先化简

2.基于法向的网格化简

3.边折叠法第16页，共29页，2023年，2月20日，星期一最短边优先化简方法：排序网格中所有的边长，用堆来存储。依次删除边长最小的边，直到达到预期的三角形数目。缺点：容易丢失局部区域的框架结构。下图为从22011个三角形化简到4201个三角形的效果。第17页，共29页，2023年，2月20日，星期一基于法向的网格化简化简依据平面区域：平面区域的多边形应合并成较大的多边形。陡边：相邻的两个多边形的二面角小于一定阈值的边。凸点：曲率较大的顶点。下图是从22011个三角形化简到4228个三角形的效果。第18页，共29页，2023年，2月20日，星期一边折叠法点到平面距离的平方和作为误差度量。选取两顶点距离小于一定阈值的点对，并计算两点对之间的代价函数。根据代价值由小到大的顺序进行化简。第19页，共29页，2023年，2月20日，星期一边折叠法根据上述方法，22011个三角形最终被化简为4923个三角形。尽管效果较前两种算法有很大提高，但是网格的数目也多了近1000个。第20页，共29页，2023年，2月20日，星期一边折叠法改进将边折叠后生成的新三角形的形态质量因子引入到折叠代价函数的计算当中，限制狭长三角形的产生，避免模型视觉特征的急剧改变。改进后局部特征得到很好的保留，并且网格数目可缩小到4020个。第21页，共29页，2023年，2月20日，星期一一、研究背景二、建筑物表面的数据获取

三、建筑物初始模型的建立四、建筑物三角网格化简

五、纹理修补技术

六、总结第22页，共29页，2023年，2月20日，星期一纹理修补目的：

在采集到的纹理图片中移除建筑物前的遮挡物体，并用适当的纹理填充。方法：对要移除的遮挡物进行提取对该目标区域沿轮廓线逐样本块进行修补。第23页，共29页，2023年，2月20日，星期一修补过程定义目标块p的优先级为其中为信任项，为数据项，表达式如下：设目标块具有最高优先级,记是源区域中与最相似的源块。相似性的判断方法如下：

第24页，共29页，2023年，2月20日，星期一纹理修补修补结果存在问题：轮廓点的等照度线方向造成线性结构无限繁殖。对每一个需填充目标块，在确定源块的过程中都需要对源区域进行全局搜索，大大影响了算法的效率。第25页，共29页，2023年，2月20日，星期一纹理修补改进方法流程图滤波图像分割确定最大优先权的修补块邻域搜索分段填充重新分段更新自信度提取填充新的边缘退出开始否是第26页，共29页，2023年，2月20日，星期一纹理修补基于多幅图像的纹理修补方法第27页，共29页，2023年，2月20