一種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型紋理映射方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種紋理映射方法及裝置，具體涉及一種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型 紋理映射方法及裝置，屬于計算機(jī)視覺處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 基于圖像序列生成的重建目標(biāo)三維模型相對于平面圖像有空間立體感強(qiáng)、直觀 性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，三維點(diǎn)云模型的本質(zhì)是大量離散三維點(diǎn)的集合，整體描述重建目標(biāo)的 三維輪廓，但是放大后呈現(xiàn)出離散的顆粒狀，局部細(xì)節(jié)展示能力較弱，不能滿足一些需要細(xì) 節(jié)展示的場合。對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化是三維重建領(lǐng)域的一項重要研宄內(nèi)容，已經(jīng)歷了 幾十年的研宄，并產(chǎn)生了大量的算法如Delaunay三角剖分等、工具庫如PCL(PointCloud Library)等、軟件如Meshlab等。但是，這些算法或工具都是針對利用激光掃描等硬件輔助 下獲取的點(diǎn)云質(zhì)量較好的模型，面對基于圖像序列重建生成的噪聲較多的無序點(diǎn)云數(shù)據(jù)， 現(xiàn)有的算法效果都會大打折扣，難于真正在應(yīng)用系統(tǒng)中產(chǎn)生效果。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的另 一種方法就是利用圖像直接進(jìn)行建筑物模型重建并實現(xiàn)面片化，比如說google的的交互 模型生成工具sketchup，該軟件雖然能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物外輪廓整體重建，并能夠在細(xì)致的人 工交互下完成一些細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)信息重構(gòu)。但該軟件對操作者和硬件環(huán)境要求較高，同時重 建流程耗時較長。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明的目的是針對上述缺陷，提出了一種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型紋理映射 方法，在簡單交互標(biāo)定各結(jié)構(gòu)拐點(diǎn)的條件下實現(xiàn)快速建筑物外輪廓重建。
[0004] 本發(fā)明的主要重建目標(biāo)是現(xiàn)代化城鎮(zhèn)建筑物，針對現(xiàn)代化城鎮(zhèn)建筑物的外輪廓特 征，主要以重建點(diǎn)云模型中的每個三維點(diǎn)和恢復(fù)當(dāng)前空間點(diǎn)所用圖像中對應(yīng)的像素點(diǎn)之間 的空間對應(yīng)關(guān)系為基礎(chǔ)，在簡單交互標(biāo)定各結(jié)構(gòu)拐點(diǎn)的條件下實現(xiàn)快速建筑物模型自動面 片化和紋理映射。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 一種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型紋理映射方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一、點(diǎn)云模型去噪；
[0008] 作為優(yōu)選，采用k近鄰算法快速去除點(diǎn)云模型中噪聲點(diǎn)；
[0009] 步驟二、對于去噪后的點(diǎn)云模型通過與用戶交互確定點(diǎn)云模型和圖像中的對應(yīng)墻 面；具體通過以下步驟完成：
[0010] 步驟2. 1對用戶在點(diǎn)云模型中選取的墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)采用包圍球方法確定準(zhǔn)確度 較高的三維點(diǎn)位置；
[0011] 作為優(yōu)選，如果用戶選取的點(diǎn)的包圍球半徑比其他點(diǎn)的包圍球半徑至少大10倍 時，放棄該選點(diǎn)并提示用戶重新選點(diǎn)；
[0012] 步驟2. 2通過以下過程選取與點(diǎn)云模型中墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)對應(yīng)的圖像：
[0013] 首先，根據(jù)以下屬性對與點(diǎn)云模型中墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)對應(yīng)的圖像進(jìn)行計算：
[0014] a)圖像中墻面的面積在整幅圖中所占的比例p;
[0015] b)圖像中墻面各個邊的比例和點(diǎn)云模型中墻面的各邊比例差值，首先以其中一 條邊為基準(zhǔn)，求出其他三條邊在圖像中和點(diǎn)云模型中各自的相對長度，然后計算圖像中和 點(diǎn)云模型中這三條邊長度總和的差值q;
[0016] 然后，對所有圖像的差值q進(jìn)行歸一化，得到新的差值沒；
[0017] 最后，將所有圖像按照P 3值從大到小排列，由用戶自主選擇映射所需墻面圖 像；
[0018] 步驟三、根據(jù)點(diǎn)云模型墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)通過以下過程進(jìn)行空間平面擬合：
[0019] 首先，對墻面的所有結(jié)構(gòu)角點(diǎn)進(jìn)行最小二乘擬合得到一個平面作為墻面所在位 置；
[0020] 然后，將各個結(jié)構(gòu)角點(diǎn)映射到新的平面上作為新的角點(diǎn)；
[0021] 最后，區(qū)分以下情況確定相交平面共用的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)：
[0022] a)對于兩個墻面共用一個結(jié)構(gòu)角點(diǎn)的情況：首先對于兩個墻面根據(jù)各自的結(jié)構(gòu) 角點(diǎn)分別擬合對應(yīng)的平面，然后求出兩個平面的交線1，然后將已經(jīng)映射到平面上的結(jié)構(gòu) 角點(diǎn)坐標(biāo)繼續(xù)映射到交線1上，記為軋A2，最后取弋的中點(diǎn)；H乍為擬合后的新的共用結(jié) 構(gòu)角點(diǎn)；
[0023] b)對于三個墻面共用一個結(jié)構(gòu)角點(diǎn)的情況：首先按照兩個墻面共用一個結(jié)構(gòu)角 點(diǎn)時候的方法找出一條交線1，然后取1與第三個擬合后的墻面的交點(diǎn)作為三個墻面共用 的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)；
[0024] 步驟四、將步驟二所選圖像的墻面紋理映射到通過步驟三得到的點(diǎn)云模型墻面；
[0025] 通過以上步驟，在與用戶交互確定完所有墻面的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)之后，系統(tǒng)就可以幫助 用戶將各個墻面的紋理圖像映射到點(diǎn)云模型中，然后重建出建筑物的整體外觀。
[0026] -種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型紋理映射裝置，包括點(diǎn)云模型去噪模塊、點(diǎn)云模 型與圖像對應(yīng)模塊、空間平面擬合模塊和墻面紋理映射模塊；其中點(diǎn)云模型去噪模塊分別 與點(diǎn)云模型與圖像對應(yīng)模塊、空間平面擬合模塊連接，圖像對應(yīng)模塊與空間平面擬合模塊 連接，點(diǎn)云模型與圖像對應(yīng)模塊和空間平面擬合模塊分別與墻面紋理映射模塊連接；
[0027]點(diǎn)云模型去噪模塊用于采用k近鄰算法去除點(diǎn)云模型輸入數(shù)據(jù)中的噪聲點(diǎn)得到 去噪點(diǎn)云模型；
[0028]點(diǎn)云模型與圖像對應(yīng)模塊用于根據(jù)與用戶交互獲得的去噪點(diǎn)云模型墻面結(jié)構(gòu)角 點(diǎn)自動對與該墻面對應(yīng)的圖像輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選得到最優(yōu)匹配圖像；
[0029] 空間平面擬合模塊用于根據(jù)去噪點(diǎn)云模型墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)對去噪點(diǎn)云模型進(jìn)行空 間擬合得到點(diǎn)云模型墻面；
[0030] 墻面紋理映射模塊用于將最優(yōu)匹配圖像中的墻面紋理映射到對應(yīng)的點(diǎn)云模型墻 面中；
[0031] 作為優(yōu)選，所述點(diǎn)云模型與圖像對應(yīng)模塊進(jìn)一步包括相互連接的墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)確 定單元和最優(yōu)圖像匹配單元，墻面結(jié)構(gòu)角點(diǎn)確定單元用于在用戶選擇點(diǎn)云模型中墻面結(jié)構(gòu) 角點(diǎn)之后找出在圖像中對應(yīng)的結(jié)構(gòu)角點(diǎn)，最優(yōu)圖像匹配單元用于依照用于依照基于交互的 建筑物點(diǎn)云模型紋理映射方法中步驟2.2所述規(guī)則根據(jù)圖像與點(diǎn)云模型中所選墻面的匹 配程度對其進(jìn)行排序后輸出供用戶選擇用于映射的圖像。
[0032] 有益效果：
[0033] 對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明方法能夠快速重建出建筑物的整體結(jié)構(gòu)，并且重建結(jié)果整 體效果能夠滿足日常需求。
【附圖說明】：
[0034]圖1為本發(fā)明實施例一種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型紋理映射算法方法流程示 意圖；
[0035]圖2為本發(fā)明實施例一種基于交互的建筑物點(diǎn)云模型紋理映射裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖3為應(yīng)用本發(fā)明實施例方法對點(diǎn)云模型進(jìn)行紋理映射的過程示意圖，從（a)到 (c)依次為點(diǎn)云模型、疊加點(diǎn)云數(shù)據(jù)的紋理映射模型預(yù)覽結(jié)果和紋理映射模型預(yù)覽結(jié)果。
【具體實施方式】