城市场景结构感知的网格模型简化算法

针对二次误差测度(QEM)网格简化算法全局几何特征信息损失严重的缺点,提出一种具有结构感知功能面向城市三维模型重建的网格简化算法。该算法顾及城市影像中平面结构特征,以代理平面为全局特征约束条件,使模型在简化过程中全局结构特征更多地被保持,以利于多层次细节模型(LOD技术)、网格优化提速等模型后续操作。以倾斜摄影获取影像生成的初始三角网格模型为试验数据,采用所给算法对其进行网格简化并与QEM算法进行对比。结果表明:所给算法简化精度及简化效率均优于QEM算法。     

一种大规模倾斜摄影模型三维可视化方案

提出了一种基于四叉树结构的大规模倾斜摄影模型三维可视化方案：首先采用二次误差测度（QEM）的半边折叠算法对三角网格模型进行分层几何简化;然后对分层简化的模型进行纹理映射和分块,分块结果采用Morton编码命名;最后将场景按金字塔结构进行LOD（多细节层次结构）组织。选取某一试验区域的真实倾斜模型数据进行了试验,结果表明,该方案能依据模型在计算机屏幕上所占的像素大小,动态加载倾斜模型数据,完成大规模场景的实时可视化。     

实景三维模型孔洞区域的网格重构算法

针对无人机倾斜摄影技术生产的实景三维模型数据中存在孔洞区域的问题,该文提出一种能够修复常规孔洞和无网格边界孔洞的网格重构算法,通过峰值线检测、插值特征点以及曲面重建技术修补常规孔洞,而对于无网格边界孔洞则利用三维凸包构建、三角面探测和网格缝合技术来修补。该算法能够快速、准确的修补孔洞区域,保证模型的网格体拥有正确的拓扑结构并符合常规数据生产需求。实际生产数据的修复结果表明,该算法修复的网格模型在进行纹理映射后能够准确并美观地表达地物特征信息,修复过程也很大程度上简化了人工操作,进而提高了实景三维模型生产效率。     

顾及地物类别的倾斜摄影三维模型简化方法

基于倾斜摄影测量的三维建模已成为城市级实景三维建设的发展趋势。在城市三维模型中,由于植被表面不平整,需要用大量的三角面来刻画,但这并不是实景三维数据记录和表达的重点,并且大量的数据会给模型展示和应用带来很大的困难。因此,本文提出了一种顾及地物类别的倾斜摄影三维模型简化方法。首先,计算三维模型的纹理信息和几何信息,结合马尔可夫随机场(MRF)顾及空间一致性的优点提取植被;然后,采用二次误差测度(QEM)算法简化特定的植被区域;最后,对简化后的白膜模型进行纹理重映射。试验结果表明,本文方法能够准确提取并有效简化植被区域,纹理重映射的结果在外观上也与原始模型相差无几,取得了预期的良好效果。     

顾及角度误差的三维建筑模型边折叠简化算法

随着城市三维场景应用日益增多,海量的三维建筑模型数据给计算机的存储、显示、传输和实时渲染带来了巨大压力,在保证Web 3D展示质量的前提下,有条件地对三维模型进行适度简化,降低复杂模型计算复杂度的有效途径。针对三维建筑模型简化至低分辨率时模型表面细节特征丢失、网格质量降低导致的视觉退化等问题,提出了一种顾及角度误差的三维建筑网格模型边折叠简化算法。该算法在选取收缩边时加入了顶点约束条件,并对生成新面片的旋转方向进行了角度误差控制,提高了模型特征区域顶点的误差度量。研究结果表明,该算法在保留场景中建筑模型的几何特征的前提下,有效地减少了系统绘制的图元数目,适用于渲染大规模三维城市场景。     

八叉树索引的三维点云数据压缩算法

针对现有的三维点云简化算法普遍存在运行效率较低、内存消耗大、处理时间过长等问题,该文利用八叉树索引的速度优势和点云数据空间分割的逻辑结构,并结合三维点云网格简化算法高效的优势,提出一种基于八叉树索引的三维点云简化算法。该算法基本满足点云简化的理想标准,计算快速、运行时间短。利用实测大雁塔数据对各种三维点云压缩算法进行比较,结果表明该文提出的新算法对点云数据的压缩简化效率和压缩率较现有算法均有较大提高。     

融合边折叠与平面约束的建筑物模型简化方法

针对倾斜摄影测量重建的三维建筑物模型存在三角形面元数据量大的问题，该文探索了一种基于平面结构保持的建筑物模型简化方法。使用双边滤波处理模型的三维网格，从而抑制平滑区域的网格起伏和保留过渡区域的边缘特征。在此基础上，利用区域增长法提取有效的平面结构分布。将边折叠算法和平面结构约束融合，设计边折叠运算的代价函数，以迭代的方式删除多余边，直至满足模型精简的条件。通过实测数据处理并与现有先进算法进行比较分析，结果表明，该文方法可以压缩99.5%的数据量并保持良好的建筑物结构形态，在建筑物简化建模方面具备有效性。     

倾斜摄影技术的单体塔式建筑物三维重建方法

针对塔式单体建筑物形状不规则导致三维模型构建失败,提出倾斜摄影技术的塔式单体建筑物三维重建方法. 选用消费型多旋翼无人机搭载单镜头的相机,通过环线拍摄的方式获取多视影像数据,通过ContextCapture软件对获取的多视影像数据进行处理,构建塔式建筑物的实景三维模型,利用外业控制点、纹理细节信息对生成的三维模型精度评定. 试验表明:环线航拍获取多视影像数据构建三维模型,精度较高、模型纹理信息缺失少、完整度高.      

融合多平台影像的绍兴古代石桥三维精细数字化保护

绍兴古代石桥是极具特色的大宗文化遗产,三维数字化重建有助于保留古代石桥精准的几何结构和丰富纹理信息,支撑进一步文物保护工作.复杂的表面、丰富的雕刻细节和相对庞大的体积,使得古代石桥精细化三维重建时需要兼顾高效率的大范围数据获取和高精度的局部细节保留.提出一种融合空地影像的三维精细化重建方法,实现绍兴古代石桥整体场景和局部精细结构的完整精细重建.该方法成功应用在绍兴市古桥群三维重建保护实践中.     

一种基于颜色差异的全局纹理优化方法

针对目前的纹理优化方法存在的颜色变化不一致、纹理割裂等难题,提出一种基于纹理贴片的颜色差异的全局纹理优化方法。利用该方法优化三维城市模型的表面纹理,首先获取纹理贴片边界点的颜色值;然后利用基于纹理贴片颜色差异的全局纹理优化方法求取三维网格顶点的颜色改正值;最后根据三角形的顶点,对三角形进行栅格化,并利用重心原则对栅格化后的每一个像素进行内插,以获取相应的颜色改正值,并叠加到原始影像上。为证明方法的可行性和有效性,使用城市地区的无人机倾斜影像数据进行城市模型的纹理优化,实验结果表明,该方法具有纹理真实、色彩一致、细节明显等优势。