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。

近年来随着科学技术水平的不断提高,航天航空技术、网络通信技术、计算机技术和信息技术呈现飞速发展,遥感数据获取能力得到了有效提升,形成了以多源(多平台、多角度、多传感器)、高分辨率(光谱、时间、空间、辐射)为特点的高效、多样、快速的空天地一体化数据获取手段。本文以拓普康猎鹰8号八旋翼无人机平台为例,通过分析该平台获取的低空摄影测量数据,利用smart3d软件对建筑物进行建模,为智慧城市的三维系统建设提供有力的技术保障。

三维建模是虚拟现实的核心,建模方法的选择,模型的优劣,直接关系到场景漫游时系统的性能和艺术表现力。本文以我校省级课题《基于vrp的虚拟校园的设计与实现》中三维建筑模型创建为例,对比不同的建模方法,探讨如何选择合适的三维建模方法,使三维建筑模型更符合虚拟现实系统的要求。

数字摄影测量技术正从单机工作方式向系统集成的工作方式转变,获取和处理空间数据已变得较为容易。在三维数字城市建筑物建模方面,要求必须快速有效地提取建筑物边界,才有可能进行快速的三维景观建模作业。本文提出了利用dsm和真正射影像相结合构建地形景观的一种新方法,首先从真正射影像上提取建筑物的边界线,对建筑物多边形进行三角化处理,视地面模型为一带洞多边形,同样进行delaunay三角化处理,接着从dsm和dem获取建筑物的高度信息,构建三维建筑物模型,最后通过纹理映射的方式,对整个建模场景进行纹理贴图,这一方法取得了较好效果,已经在生产实践中得到了应用。

针对传统的建筑物建模方法需要大量人机交互操作,建模过程复杂和成本高的问题,该文提出一种参数化建筑物三维建模方法。首先,以高分辨率遥感影像和建筑物立面影像作为数据源,在遥感和gis软件平台的支持下,提取建筑物的底面边界、高度、楼层数、层高和屋顶类型等空间数据和属性数据,并将其保存至gis空间数据库。其次,提出基于拉伸、拆分、添加结构面过程的建筑物主体结构建模方案,并设计了模型自动生成算法。进一步,采用ruby面向对象语言,通过调用sketchup平台的应用程序接口函数,结合编程实现了建筑物的自动化建模。最后,开发了建筑物参数化建模插件。实际建模实验成果表明:该方法能够显著降低建模人员劳动强度,提高建模效率。

随着数字化测量的发展，三维激光扫描仪能够快速地以多角度、高效、高精度方式获取物体的表面三维数据，可以用于校园典型建筑物的三维建模。以云南师范大学呈贡校区内的国立西南联合大学纪念碑和国立昆明师范学院纪念柱为典型建筑物三维建模对象，首先采用徕卡p40三维激光扫描仪采集它的三维点云信息，然后利用cyclone软件对多站式点云数据进行拼接、统一化和去燥，将处理后的点云数据导入geornagicstudio软件．对其进行封装、孔洞填充、平滑等相关处理，构建其三维模型并对模型进行纹理映射，最终完成校园典型建筑物点云数据的三维模型构建。该三维建模流程方法对校园典型建筑物的三维建模可取得较好的效果。

介绍了数字城市的框架体系和三维城市模型的建模过程,探讨了城市建筑物的csg建模方法。该方法先根据建筑物的特征抽取csg体素,然后将这些体素进行空间几何变换和正则布尔运算,形成建筑物的三维空间几何模型,进而表达建模过程和建筑物内部的空间拓扑关系。

目前虚拟校园系统的建设越来越得到各大高校的高度重视,本文以吉林建筑大学内的建筑为对象,在制定完整、详细、可操作的工作流程基础上,通过三维激光扫描仪获取点云数据,用cad取得矢量数据,通过3dsmax对校园场景进行建模和贴图纹理数据的优化等。结果表明,三维激光扫描技术配合3dsmax建模为\"数字校园\"更加完善的三维场景重现的基本思路和方法。

针对现行的三维建筑模型像一个黑盒子,因为不透视所以看不见建筑物的内部结构,不能进行室内导航定位等问题,在研究revit和autocad建立三维建筑模型技术的基础之上,设计了通过增强现实技术使三维建筑模型可\"透视化\

针对现有三维模型分割方法在建筑物基本结构特征识别方面存在的不足,提出一种基于体元分析的三维建筑物模型结构化分割方法。该方法首先通过体元化和内部距离参数计算在模型内部构建分层距离场,然后采用局部极值判别方法从各层距离场中提取出对建筑物结构、形状分布具有代表意义的中心体元,并基于中心体元和内、外部体元聚类找到建筑物在空间组成上相互独立的结构单元,最后依据体元分析结果对原始建筑物模型进行表面分割。试验结果表明,该方法能够对不同风格的建筑物模型进行有效分割,具有极强的稳健性。

目前,针对单体建筑物的模型简化算法主要考虑单独简化墙面和屋顶房檐结构。但对于建筑物组,这些方法忽视邻接建筑物的特征以及与周围特征间的相互连接关系。针对这些问题,利用屋顶结构特征,提出一种能自动生成保持建筑物组结构特征的模型简化方法。通过底面平面图的邻接关系将建筑物分割成不同的结构部分,通过判断屋顶特征,采用自顶向下的投影方法,重构建筑物模型,最后将各部分联合形成简化模型。实验表明,该简化方法在建筑物的顶层和墙面特征较好保留的基础上,能充分利用模型的拓扑结构,用较少的数据量描述模型,生成适合移动端应用需求的精度模型。

无人机航测技术具有非接触测量、效率高、信息丰富等优点,在数字城市建设中正发挥着越来越重要的作用。本文以某建筑物为研究对象,提出了一种基于无人机影像的建筑物三维模型重建方法,首先使用无人机对建筑物的屋顶及墙面拍摄,再进行影像匹配生成密集点云；然后使用扫描仪对无人机无法拍摄的墙面进行扫描,并将扫描点云与影像生成点云配准；最后对点云预处理,再进行三角网构建,使用3dsmax构建精细化模型,并对模型进行质量评估。结果表明,该方法可以获得建筑物精细化的三维模型。

本文利用影像上提取的直线信息建立建筑物的初始模型,根据已知的影像内外方位元素将初始模型投影到影像上,结合最邻近直线广义点平差迭代计算建筑物的位置参数与形状参数,实现建筑物的半自动三维重建。这种方法能够减少运算量,提高建模效率与建模精度。然后基于建筑物模型内部约束,给出了详细的带约束条件的建筑物广义点摄影测量平差模型,最后试验验证了其有效性。

为实现建筑物的快速可视化三维重建,对用地面激光扫描仪获取的建筑物点云数据进行可视化处理,提出了一种拟合平面投影线的快速建模方法,并以geomagicstudio软件为平台进行了实验。结果表明该方法能提高模型三维重建速度,所建模型很好地再现了原始场景,建模效果好,方法可行。

针对复杂三维建筑物模型的栅格化问题,在分析、比较当前主流的几种矢量栅格化方法的基础上,提出基于区域连通性和置信度分析的可疑区域生长法实现建筑物模型表面栅格化,再采用奇异值分解(svd)方法解算建筑物空间平面描述参数,内插dbm栅格的高程。试验结果表明,可疑区域生长法可以完全避免栅格化产生的噪音,复杂度低;采用svd方法可以抵抗各种病态,稳健求解表面参数。

针对当前数字城市三维精细模型建设方法的特点和成本,本文提出一种城市三维快速建模方法,作为对精细三维模型建模的补充。该方法的主要思路和技术特点是在充分利用现有城市测绘信息资源的前提下,通过研究各种模型要素的特点,设计出一种自动化程度非常高的技术来实现城市建筑的三维快速建模。该方法保证城市三维模型的逼真效果和浏览速度,极大地提高了三维城市建模的效率,在城市三维建模中具有很好的推广和应用价值。

数字城市的基础地理数据库正在由传统的二维形式向三维形式转变,建设城市三维模型已成为数字城市工程的重要基础工作。作为城市三维模型的核心构成部分,建筑模型的数量巨大,生产成本高。数字摄影测量技术为建筑矢量数据的采集提供了有效途径,但要进一步缩减三维建模的工作量,需要对基于矢量线条的建筑结构识别、建筑体面构造以及各种复杂建筑构型等方法和算法进行研究,并开发辅助人工的建筑三维建模软件系统。该文以数字城市测量提取的建筑结构线为基础,对计算机三维建模中涉及的关键算法进行研究,提出了一种城市建筑三维快速建模的方法。

随着紫外led照射器在工业中的应用,普通的人机交互模块已经无法满足复杂的工业需求,介绍了一种人际交互模块在紫外led照射器中的应用设计,在硬件上利用blackfin531的ppi接口,并且基于visualdsp++5.0开发环境实现了ppi驱动设计,并且使用visualdsp++kernel(vdk)实现静态配置状态显示和动态工作模式显示两种用户图形界面。实验表明,该设计能满足紫外led照射器的多用途解决方案。

在油气开发领域,经常采用网格模型对地形进行描述,而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈。因此,对地形网格模型进行简化的同时必须对现有算法进行加速。提出了一种三维地质模型的快速建模方法:通过删除顶点法矢量变化不明显的点来减少数据量,同时运用gpu技术将海量地形数据进行并行计算进而提高建模速度。试验结果表明,该算法能够在保证在失真较低的情况下实现数据运算速度的大幅提升以及网格模型较大幅度的简化,从而满足实时显示的需要。

在油气开发领域，经常采用网格模型对地形进行描述，而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈。因此，对地形网格模型进行简化的同时必须对现有算法进行加速。提出了一种三维地质模型的快速建模方法：通过删除顶点法矢量变化不明显的点来减少数据量，同时运用gpu技术将海量地形数据进行并行计算进而提高建模速度。试验结果表明，该算法能够在保证在失真较低的情况下实现数据运算速度的大幅提升以及网格模型较大幅度的简化，从而满足实时显示的需要。

在油气开发领域，经常采用网格模型对地形进行描述，而网格模型的大数据量成为实时绘制的瓶颈。因此，对地形网格模型进行简化的同时必须对现有算法进行加速。提出了一种三维地质模型的快速建模方法：通过删除顶点法矢量变化不明显的点来减少数据量，同时运用gpu技术将海量地形数据进行并行计算进而提高建模速度。试验结果表明，该算法能够在保证在失真较低的情况下实现数据运算速度的大幅提升以及网格模型较大幅度的简化，从而满足实时显示的需要。

采用摄影测量方法获取规则建筑物的几何模型与表面纹理，重建其真三维图形。可用以扩展摄影测量制图系统，以适应现代规划、设计领域决策可视化要求，产生较大比例尺的大区域景观图。