一種基于交互的建筑物點云模型紋理映射方法及裝置的制造方法
【技術領域】：
[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云模型 紋理映射方法及裝置，屬于計算機視覺處理技術領域。
【背景技術】：
[0002] 基于圖像序列生成的重建目標三維模型相對于平面圖像有空間立體感強、直觀 性好等優(yōu)點。但是，三維點云模型的本質是大量離散三維點的集合，整體描述重建目標的 三維輪廓，但是放大后呈現(xiàn)出離散的顆粒狀，局部細節(jié)展示能力較弱，不能滿足一些需要細 節(jié)展示的場合。對點云數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化是三維重建領域的一項重要研宄內容，已經歷了 幾十年的研宄，并產生了大量的算法如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 下獲取的點云質量較好的模型，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，難于真正在應用系統(tǒng)中產生效果。當前應用較為廣泛的另 一種方法就是利用圖像直接進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，該軟件雖然能夠實現(xiàn)建筑物外輪廓整體重建，并能夠在細致的人 工交互下完成一些細節(jié)的結構信息重構。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云模型紋理映射 方法，在簡單交互標定各結構拐點的條件下實現(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，主要以重建點云模型中的每個三維點和恢復當前空間點所用圖像中對應的像素點之間 的空間對應關系為基礎，在簡單交互標定各結構拐點的條件下實現(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方案實現(xiàn)的：
[0006] 一種基于交互的建筑物點云模型紋理映射方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一、點云模型去噪；
[0008] 作為優(yōu)選，采用k近鄰算法快速去除點云模型中噪聲點；
[0009] 步驟二、對于去噪后的點云模型通過與用戶交互確定點云模型和圖像中的對應墻 面；具體通過以下步驟完成：
[0010] 步驟2. 1對用戶在點云模型中選取的墻面結構角點采用包圍球方法確定準確度 較高的三維點位置；
[0011] 作為優(yōu)選，如果用戶選取的點的包圍球半徑比其他點的包圍球半徑至少大10倍 時，放棄該選點并提示用戶重新選點；
[0012] 步驟2. 2通過以下過程選取與點云模型中墻面結構角點對應的圖像：
[0013] 首先，根據(jù)以下屬性對與點云模型中墻面結構角點對應的圖像進行計算：
[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云模型中墻面的各邊比例差值，首先以其中一 條邊為基準，求出其他三條邊在圖像中和點云模型中各自的相對長度，然后計算圖像中和 點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)點云模型墻面結構角點通過以下過程進行空間平面擬合：
[0019] 首先，對墻面的所有結構角點進行最小二乘擬合得到一個平面作為墻面所在位 置；
[0020] 然后，將各個結構角點映射到新的平面上作為新的角點；
[0021] 最后，區(qū)分以下情況確定相交平面共用的結構角點：
[0022] a)對于兩個墻面共用一個結構角點的情況：首先對于兩個墻面根據(jù)各自的結構 角點分別擬合對應的平面，然后求出兩個平面的交線1，然后將已經映射到平面上的結構 角點坐標繼續(xù)映射到交線1上，記為軋A2，最后取弋的中點；H乍為擬合后的新的共用結 構角點；
[0023] b)對于三個墻面共用一個結構角點的情況：首先按照兩個墻面共用一個結構角 點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作為三個墻面共用 的結構角點；
[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構角點之后，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云模型紋理映射裝置，包括點云模型去噪模塊、點云模 型與圖像對應模塊、空間平面擬合模塊和墻面紋理映射模塊；其中點云模型去噪模塊分別 與點云模型與圖像對應模塊、空間平面擬合模塊連接，圖像對應模塊與空間平面擬合模塊 連接，點云模型與圖像對應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]點云模型去噪模塊用于采用k近鄰算法去除點云模型輸入數(shù)據(jù)中的噪聲點得到 去噪點云模型；
[0028]點云模型與圖像對應模塊用于根據(jù)與用戶交互獲得的去噪點云模型墻面結構角 點自動對與該墻面對應的圖像輸入數(shù)據(jù)進行篩選得到最優(yōu)匹配圖像；
[0029] 空間平面擬合模塊用于根據(jù)去噪點云模型墻面結構角點對去噪點云模型進行空 間擬合得到點云模型墻面；
[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的點云模型墻 面中；
[0031] 作為優(yōu)選，所述點云模型與圖像對應模塊進一步包括相互連接的墻面結構角點確 定單元和最優(yōu)圖像匹配單元，墻面結構角點確定單元用于在用戶選擇點云模型中墻面結構 角點之后找出在圖像中對應的結構角點，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)圖像與點云模型中所選墻面的匹 配程度對其進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，本發(fā)明方法能夠快速重建出建筑物的整體結構，并且重建結果整 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云模型紋理映射裝置結構示意圖；
[0036] 圖3為應用本發(fā)明實施例方法對點云模型進行紋理映射的過程示意圖，從（a)到 (c)依次為點云模型、疊加點云數(shù)據(jù)的紋理映射模型預覽結果和紋理映射模型預覽結果。
【具體實施方式】