基於過程的城市建模技術研究

《基於過程的城市建模技術研究》是依託北京航空航天大學，由胡勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於過程的城市建模技術研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：胡勇
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

基於過程的建模技術是當前城市建模研究的新途徑之一，但是建築語義規則大多由人工創建或由單幅圖像互動生成，建築組件簡單，建模效果逼真度較差。因此，本項目將研究基於多尺度照片集的城市過程建模技術，利用照片集多尺度、多視點、多光照的特點，研究建築規則自動生成，建築組件逼真建模，結合GIS和衛星圖像數據的城市道路及場景建模等理論、方法和關鍵技術，主要包括：建築語義規則的表示方法，基於數據驅動的建築語義規則生成方法；研究基於多尺度室外場景圖像重構建築組件幾何和反射屬性的建模方法；研究基於GIS數據和衛星圖像的城市場景快速構建方法。研究成果在智慧城市構建、文化遺產數位化，數字娛樂與遊戲等領域具有重要套用價值。

結題摘要

本課題圍繞基於過程的城市建築三維建模技術開展理論方法和關鍵技術研究工作，重點開展了基於單張圖像的建築物組件重複性檢測與幾何過程建模技術，基於圖像集的建築建模、組件幾何和反射屬性建模技術，基於GIS數據的城市虛擬場景快速建模技術與工具等研究工作。 在基於單張圖像的建築物過程建模技術方面，研究了針對單張圖像建築物重複性組件的檢測算法、建築規則和組件生成算法。從分割的單張圖像中自動生成三維建築組件、建築規則及三維建築模型。通過簡單的人工互動可以生成風格相同、形狀可變的三維建築模型。在基於圖像集的建築建模技術方面，以未標定數位相機拍攝的建築物多幅照片為輸入，提出了一系列算法，研究了建築物三維點雲數據的恢復與分割、建築物組件重複性檢測、建築物前後層結構自動提取等技術，能夠全自動的重構出逼真度較高的建築物三維模型。在基於圖像集的建築物組件幾何和反射屬性建模技術方面，研究了基於本徵圖像分解的建築物組件材質反射屬性建模技術、基於徑向基函式的逐像素組件深度插值算法，從而構建出可重光照的建築物組件模型。在基於GIS數據和過程建模技術的城市場景快速建模方面，通過解析地理信息數據，提取地圖數據中的建築位置和朝向信息，結合本課題已研究的單個建築建模方法生成的建築模型, 快速生成城市局部區域的三維場景，研製了場景建模工具原型系統。 在本項目資助下，發表論文10篇（SCI檢索2篇、EI檢索4篇）、專利申請2項、專利授權2項，其中8篇文章發表在《Computers & Graphics》、《The Visual Computer》、《Computer Graphics Forum》、Graphics Interface (GI2013)、Pacific Graphics (PG2013)、Eurographics Symposium on Geometry Processing (SGP2014)，Asian Conference on Computer Vision (ACCV2014)， IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2015)等CCF推薦國際B類、C類期刊與會議上。項目負責人獲2013年教育部技術發明一等獎1項，排名第7（總發明人數為9），並晉升副教授。3名碩士在本項目資助下完成畢業論文，2名博士基本完成論文。