《數據驅動的三維城市建築矢量化建模研究》是依託北京航空航天大學，由侯飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：數據驅動的三維城市建築矢量化建模研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：侯飛
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大規模三維城市快速建模在智慧城市、城市規劃、城市保護、影視娛樂等方面有著廣泛的套用。傳統的手工建模、基於圖像建模以及基於三維掃描數據的建模方法，缺少建築語義信息,無法表示建築結構，不能滿足大規模三維城市快速建模的需求。過程建模是一種基於規則的快速建模方法。現有規則難以生成一些複雜形態變化的現代建築；而且缺少模型語義，無法模擬城市建築功能；用戶需要設計複雜的規則。矢量化方法把無組織的數據表示為連續的數學形式，賦予結構和功能。本項目研究數據驅動的從建築圖像、三維點雲等數據中自動提取建築規則，並生成矢量化的語義建築組件，賦予建築及城市行為功能，快速構建各種建築模型及大規模城市場景的方法。具體研究內容：建築矢量和功能模型的規則定義及模型生成；基於單幅圖像的矢量建築組件生成和建築規則提取；基於點雲與圖像結合數據的精細矢量化組件和規則生成；基於規則的大規模三維城市功能建模。
結題摘要
本課題圍繞基於過程數據驅動的三維城市建築矢量化建模技術開展建模理論方法和關鍵技術研究。重點開展了城市建築規則的定義及其編譯器實現；基於單幅圖像的建築建模及建築組件生成；基於雙調和B樣條基函式的三維格線模型及其顏色矢量化技術；基於規則的大規模三維城市場景建模技術等研究工作。 （1）研究了城市建築的規則定義並研製了編譯器。基於CGA模型文法，採用自頂向下的分裂方式，定義規則語法。同時，研製規則編譯器，能夠從規則生成形式多樣的中國古代建築和現代建築模型。 （2）研究了基於單幅圖像具有語義的組件生成及三維模型構造。提出了計算條紋方向並基於條紋重複性自動分割條紋的方法，從而自動分割屋頂屋瓦及樓層。針對中國古代建築，基於對稱性計算三維尺寸恢復三維模型。針對現代建築，從建築物豎直方向與水平面的垂直關係特徵計算三維尺寸，從單幅圖像中恢復建築立面三維曲面。生成建築組件庫及規則，從而生成三維建築模型。 （3）研究了基於雙調和 B 樣條函式的三維格線模型及其頂點數據矢量化方法。發現了雙調和B樣條基函式與格林函式之間的等價關係；提出了基於稀疏表示提取樣條最優節點的方法；建立三維幾何數據和屬性數據的樣條表示方式。 （4）研究了基於規則的場景建模和互動的城市建模工具。將單個建築規則整合生成建築場景，可以在城市虛擬環境中仿真與套用。 在本項目資助下，本課題發表論文11篇（其中SCI檢索6篇，EI檢索10篇），授權專利5項，申請專利3項。論文發表在IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, Computer Graphics Forum, The Visual Computer, Pacific Graphics等著名國際期刊會議上，包括CCF推薦A類期刊1篇，B類期刊2篇，C類期刊2篇，B類會議1篇，C類會議1篇。
