三维物体重建的建模及纹理处理方法研究:藤编纹理建模
时间：2019-05-28 03:22:51 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：近年来，随着信息技术、数字技术和网络技术的发展，数字城市、虚拟城市等被相继提出并得到迅速发展，在城市模型的创建中三维建筑物的重建受到最多重视，三维物体重建的目的在于获取三维空间信息，建立物体的三维模型。本文介绍了二次开发的AutoCAD的建模方法及过程，并研究了应用Photoshop进行建筑物侧面纹理图像处理的具体做法，从而在JX－3D系统中实现建筑物的三维重建。
Abstract: In recent years, along with information technique, number technique and network technical development, number city, virtual city etc. is one after another put forward and get a quick development, the reconstruction of 3D building is subjected to the most values in establishing of model in the city, the 3D object rebuilds of the purpose lie in obtaining a 3D space information and build up the 3D model of object.This text introduced two model method and processes of AutoCADs of developments, and studied the concrete way of doing that applied Photoshop carries on the building on the side veins picture processing, carry out the 3D reconstruction of building in the D JX-3 system thus.
关键词：三维重建 AutoCAD建模纹理图像处理JX-3D系统
Keyword: The 3D reconstruction AutoCAD model veins picture handles D JX-3 system
中图分类号：O343.2 文献标识码：A文章编号：
1三维物体重建
三维物体重建的目的在于建立物体的三维模型，三维模型的构建需要真三维的空间数据(包括平面位置、高程或高度数据)和真实的影像数据(包括建筑物的侧面的纹理)。具体到构建三维城市模型而言，所需数据包括：建筑物的高度数据,建筑物的几何要素数据(表示建筑物的三维几何外形特征的数据),建筑物及地面的影像纹理数据,DEM数据等。其中，应用车载GPS激光扫描系统对所需建模的建筑物实体进行扫描，得到物体表面的点数据，经过运算得到三维物体表面的几何数据的方法获得的数据精度高，数据量大。本文就使用了该种几何数据。
2 AutoCAD建模
建筑物的建模主要有两种方法：一种是整体法，也就是根据平面线划图勾画出建筑物的底线轮廓，然后直接进行拉伸一定高度，接着添加细节如窗户门楼梯栏杆等。另一种是积木法，就是像打积木一样一个摞一个，可以先为一层楼建模同时完成它的所有细节的制作，然后相同结构的楼层就只需复制即可，不同的楼层可单独做，最后再将他们拼接在一起。这种方法对高层建筑的建模很有效，既可以提高工作效率又可以避免一些运算错误。
三维复杂实体的几何建模一般有两种方式：一种称之为构造实体几何模型；另一种称之为边界表示，它通过描述实体的边界特征(如面、边、顶点等)构造实体。AutoCAD中的三维模型都是由一系列三维平面构成的线框模型（曲面也是有平面构成的）。应用AutoCAD建模的流程为：
下面以悬空房子为例叙述它的建模过程：
（1）单击“文件”菜单，在其下拉菜单中选择“打开”，后弹出一对话框找到要打开的文件后单击“打开”即可。此时，得到原始扫描点数据。
（2）在俯视图的工作区下，选择菜单栏中的“绘图”，然后在其下拉菜单中选择“三维多段线”，接下来根据点数据构建图形，图形如下：
注：在画完图形时，最后一定要用闭合命令而不应只接连在起点上，这样是不闭合的，因为有误差存在。具体操作是：当连最后一点时，在命令栏中输入：c 后按回车即可。
（3）在工具栏中选择图标 后，选择对象（先左键后右键），再在工具栏中选择“复制对象”图标 ，同样左右键选择对象，后移动对象再回来直道重合时再左键确定（此过程要打开对象捕捉），这时就得到两个重合的对象。
（4）模型高程的获得：在西南等轴侧视图中，对要建模的物体进行选点，选中的点被用蓝筐框起，然后将鼠标放在所选点上，呈黄色，同时在状态栏中出现该点的高程数。
（5）或位移：0，0，0按回车，接着会让输入第二点位移：0，0，33.092按回车，这时在西南等轴测视图中看到的图像分别为：
（6）在西南等轴测视图中可以看到两个平面式分开的，改换图层使下面的图形变一种颜色，在此回到俯视图中，将原图层关掉，则新图层将呈现，与（3）同样使该图形抬升为：0，0，34.871按回车，此时在西南等轴测视图中将会看到如下图所示：
（7）再次选择“三维多段线”将抬升后的两个平面在西南等轴测视图中按一定顺序连接为一个整体。如图示：
注：在连接时完成后不能用闭合命令，应直接捕捉到结束点上，点击右键结束这时会弹出一菜单，点击“确认”即可。如图示：
（8）建模结果：
A 俯视图 B左视图
3纹理图像处理
3.1纹理的采集
纹理数据主要包括地面纹理、建筑物顶部纹理，建筑物侧面纹理以及其他地物的纹理。其中地面纹理可从现有航空影像或航天遥感影像获得，也可根据地面物体的特征人工赋予；建筑物纹理是建筑物三维模型的重要组成部分，纹理数据主要通过野外实地拍摄的相片获取。
建筑物纹理主要包括三维建筑物的侧面纹理和顶面纹理。其中，侧面纹理的采集主要通过拍摄野外的实地相片获取，获取过程中要给相片赋以唯一编号，同时野外实地拍摄的过程中，须严格按照要求完成野外调绘记录。必须指出的是，由于野外拍摄的数量巨大，必须在野外实地拍摄的过程中注意检查相片与调绘记录一一对应的关系，确保野外调绘记录的准确。顶面纹理无法由野外实地拍摄直接获取，因此只有从原始分辨率的正射影像中采集。
本文所用纹理为：地表纹理与建筑物纹理用JX4摄影测量工作站量获取地面正摄影像图DOM(*.BMP)获得；建筑物侧面纹理利用数码相机到实地进行拍摄，并对其进行处理，在本文中使用Photoshop进行图像纠正，获得建筑物某一几何面的摄影数据。
3.2纹理处理的操作过程
4 JX-3D系统
三维规划辅助决策信息系统-- JX-3D系统，是由中国四维测绘技术北京公司开发的三维虚拟现实系统软件，它基于开放式绘图界面开发，函数模块精练，面向对象的结构设计，具有强大的三维处理能力和直观生动的交互界面，能使用户真正沉浸于虚拟的真实环境。
4.1 系统工作流程图
4.2Jx-3D系统操作流程
4.3完成的效果图
图 1
图 2
5 结束语
本文利用二次开发的AutoCAD对建筑物进行建模，利用Photoshop进行建筑物的纹理处理，在三维规划辅助决策信息系统中实现建筑物的三维重建。目前，随着人们对虚拟现实技术的深入了解，它的应用越来越多的被人们所认同，从而使它的应用范围越来越广 。
参考文献
1.中国四维测绘技术北京公司，三位规划辅助决策信息系统用户手册
2.刘晓艳，林 珲，张 宏， 虚拟城市建设原理与方法，2003年8月。
3.陈通，张跃峰等，AUTOCAD2000中文版入门与提高，北京，清华大学出版社，2000年；
4. Automated Building Extraction and Reconstruction from LIDAR Data
5. Building Extraction from LIDAR Data
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
