一种基于交互的建筑物点云模型纹理映射方法及装置的制造方法

文档序号:8528729阅读:460来源:国知局
一种基于交互的建筑物点云模型纹理映射方法及装置的制造方法
【技术领域】:
[0001] 本发明涉及一种纹理映射方法及装置,具体涉及一种基于交互的建筑物点云模型 纹理映射方法及装置,属于计算机视觉处理技术领域。
【背景技术】:
[0002] 基于图像序列生成的重建目标三维模型相对于平面图像有空间立体感强、直观 性好等优点。但是,三维点云模型的本质是大量离散三维点的集合,整体描述重建目标的 三维轮廓,但是放大后呈现出离散的颗粒状,局部细节展示能力较弱,不能满足一些需要细 节展示的场合。对点云数据进行网格化是三维重建领域的一项重要研宄内容,已经历了 几十年的研宄,并产生了大量的算法如Delaunay三角剖分等、工具库如PCL(PointCloud Library)等、软件如Meshlab等。但是,这些算法或工具都是针对利用激光扫描等硬件辅助 下获取的点云质量较好的模型,面对基于图像序列重建生成的噪声较多的无序点云数据, 现有的算法效果都会大打折扣,难于真正在应用系统中产生效果。当前应用较为广泛的另 一种方法就是利用图像直接进行建筑物模型重建并实现面片化,比如说google的的交互 模型生成工具sketchup,该软件虽然能够实现建筑物外轮廓整体重建,并能够在细致的人 工交互下完成一些细节的结构信息重构。但该软件对操作者和硬件环境要求较高,同时重 建流程耗时较长。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的是针对上述缺陷,提出了一种基于交互的建筑物点云模型纹理映射 方法,在简单交互标定各结构拐点的条件下实现快速建筑物外轮廓重建。
[0004] 本发明的主要重建目标是现代化城镇建筑物,针对现代化城镇建筑物的外轮廓特 征,主要以重建点云模型中的每个三维点和恢复当前空间点所用图像中对应的像素点之间 的空间对应关系为基础,在简单交互标定各结构拐点的条件下实现快速建筑物模型自动面 片化和纹理映射。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006] 一种基于交互的建筑物点云模型纹理映射方法,该方法包括以下步骤:
[0007] 步骤一、点云模型去噪;
[0008] 作为优选,采用k近邻算法快速去除点云模型中噪声点;
[0009] 步骤二、对于去噪后的点云模型通过与用户交互确定点云模型和图像中的对应墙 面;具体通过以下步骤完成:
[0010] 步骤2. 1对用户在点云模型中选取的墙面结构角点采用包围球方法确定准确度 较高的三维点位置;
[0011] 作为优选,如果用户选取的点的包围球半径比其他点的包围球半径至少大10倍 时,放弃该选点并提示用户重新选点;
[0012] 步骤2. 2通过以下过程选取与点云模型中墙面结构角点对应的图像:
[0013] 首先,根据以下属性对与点云模型中墙面结构角点对应的图像进行计算:
[0014] a)图像中墙面的面积在整幅图中所占的比例p;
[0015] b)图像中墙面各个边的比例和点云模型中墙面的各边比例差值,首先以其中一 条边为基准,求出其他三条边在图像中和点云模型中各自的相对长度,然后计算图像中和 点云模型中这三条边长度总和的差值q;
[0016] 然后,对所有图像的差值q进行归一化,得到新的差值沒;
[0017] 最后,将所有图像按照P 3值从大到小排列,由用户自主选择映射所需墙面图 像;
[0018] 步骤三、根据点云模型墙面结构角点通过以下过程进行空间平面拟合:
[0019] 首先,对墙面的所有结构角点进行最小二乘拟合得到一个平面作为墙面所在位 置;
[0020] 然后,将各个结构角点映射到新的平面上作为新的角点;
[0021] 最后,区分以下情况确定相交平面共用的结构角点:
[0022] a)对于两个墙面共用一个结构角点的情况:首先对于两个墙面根据各自的结构 角点分别拟合对应的平面,然后求出两个平面的交线1,然后将已经映射到平面上的结构 角点坐标继续映射到交线1上,记为軋A2,最后取弋的中点;H乍为拟合后的新的共用结 构角点;
[0023] b)对于三个墙面共用一个结构角点的情况:首先按照两个墙面共用一个结构角 点时候的方法找出一条交线1,然后取1与第三个拟合后的墙面的交点作为三个墙面共用 的结构角点;
[0024] 步骤四、将步骤二所选图像的墙面纹理映射到通过步骤三得到的点云模型墙面;
[0025] 通过以上步骤,在与用户交互确定完所有墙面的结构角点之后,系统就可以帮助 用户将各个墙面的纹理图像映射到点云模型中,然后重建出建筑物的整体外观。
[0026] -种基于交互的建筑物点云模型纹理映射装置,包括点云模型去噪模块、点云模 型与图像对应模块、空间平面拟合模块和墙面纹理映射模块;其中点云模型去噪模块分别 与点云模型与图像对应模块、空间平面拟合模块连接,图像对应模块与空间平面拟合模块 连接,点云模型与图像对应模块和空间平面拟合模块分别与墙面纹理映射模块连接;
[0027]点云模型去噪模块用于采用k近邻算法去除点云模型输入数据中的噪声点得到 去噪点云模型;
[0028]点云模型与图像对应模块用于根据与用户交互获得的去噪点云模型墙面结构角 点自动对与该墙面对应的图像输入数据进行筛选得到最优匹配图像;
[0029] 空间平面拟合模块用于根据去噪点云模型墙面结构角点对去噪点云模型进行空 间拟合得到点云模型墙面;
[0030] 墙面纹理映射模块用于将最优匹配图像中的墙面纹理映射到对应的点云模型墙 面中;
[0031] 作为优选,所述点云模型与图像对应模块进一步包括相互连接的墙面结构角点确 定单元和最优图像匹配单元,墙面结构角点确定单元用于在用户选择点云模型中墙面结构 角点之后找出在图像中对应的结构角点,最优图像匹配单元用于依照用于依照基于交互的 建筑物点云模型纹理映射方法中步骤2.2所述规则根据图像与点云模型中所选墙面的匹 配程度对其进行排序后输出供用户选择用于映射的图像。
[0032] 有益效果:
[0033] 对比现有技术,本发明方法能够快速重建出建筑物的整体结构,并且重建结果整 体效果能够满足日常需求。
【附图说明】:
[0034]图1为本发明实施例一种基于交互的建筑物点云模型纹理映射算法方法流程示 意图;
[0035]图2为本发明实施例一种基于交互的建筑物点云模型纹理映射装置结构示意图;
[0036] 图3为应用本发明实施例方法对点云模型进行纹理映射的过程示意图,从(a)到 (c)依次为点云模型、叠加点云数据的纹理映射模型预览结果和纹理映射模型预览结果。
【具体实施方式】
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