[發(fā)明專利]一種基于變換空間的三維建筑模型結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410291259.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN104063896A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文艷;張巖;孫正興;劉孜成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種基于變換空間的三維建筑模型結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)，對(duì)用戶輸入的樣本建筑進(jìn)行變換分析，將初始三維模型空間轉(zhuǎn)換到二維平移變換空間；其中用戶輸入樣本建筑是包含點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及點(diǎn)的三角關(guān)系的三角網(wǎng)格模型；

步驟(2)，在二維平移變換空間中進(jìn)行模型估計(jì)，求得二維平移變換空間中的網(wǎng)格規(guī)律模式；

步驟(3)，根據(jù)二維平移變換空間中網(wǎng)格規(guī)律模式反推出初始三維模型上規(guī)則結(jié)構(gòu)的生成參數(shù)，再利用這些參數(shù)聚合得到該規(guī)則結(jié)構(gòu)的重復(fù)構(gòu)造單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于變換空間的三維建筑模型結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(1)中，通過估計(jì)和分析輸入模型中可能相似的點(diǎn)集中任意兩點(diǎn)間的平移變換關(guān)系，將初始三維模型空間轉(zhuǎn)換到二維平移變換空間，具體步驟為：

步驟(11)，初步求取相似集，根據(jù)點(diǎn)的曲率將初始三維模型中的點(diǎn)進(jìn)行劃分，形成一組初始相似集，確定其中的一個(gè)初始相似集進(jìn)行下一步操作：

步驟(12)，對(duì)所述初始相似集采用局部配準(zhǔn)方法剔除該相似集中冗余的點(diǎn)；

步驟(13)，對(duì)局部配準(zhǔn)后的相似集進(jìn)行變換映射，實(shí)現(xiàn)初始三維模型空間到二維平移變換空間的轉(zhuǎn)換。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于變換空間的三維建筑模型結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(2)中，包括以下步驟：

步驟(21)，采用均值移動(dòng)方法對(duì)二維平移變換空間中的所有點(diǎn)進(jìn)行聚類；

步驟(22)，采用一致隨機(jī)算法確定聚類后平面內(nèi)的兩條主軸；

步驟(23)，采用高斯牛頓迭代方法最小化一個(gè)組合能量，估算出二維空間中的網(wǎng)格規(guī)律模式：

所述組合能量的每一項(xiàng)分別為：

EX→C=Σi=1N1Σj=1N2αij2||xij-c(i,j)||2,]]>E_X→C度量所有網(wǎng)格點(diǎn)與其最近聚類中心的接近程度；

E_C→X度量所有聚類中心與其最近網(wǎng)格點(diǎn)的接近程度；

E_α度量所有網(wǎng)格點(diǎn)與其最近聚類中心有效匹配的總個(gè)數(shù)；E_β度量所有聚類中心與其最近網(wǎng)格點(diǎn)有效匹配的總個(gè)數(shù)；

最終的能量方程為：

E＝γ(E_X→C+E_C→X)+(1-γ)(E_α+E_β)，

其中，γ是一個(gè)協(xié)調(diào)參數(shù)，γ用來權(quán)衡每對(duì)網(wǎng)格點(diǎn)與聚類中心接近程度能量項(xiàng)和網(wǎng)格點(diǎn)與聚類中心有效匹配總個(gè)數(shù)能量項(xiàng)，γ取值范圍為0～1，N₁和N₂為網(wǎng)格規(guī)律模式在每個(gè)方向上的維度，|C|代表聚類中心的總個(gè)數(shù)，c(i,j)是離網(wǎng)格點(diǎn)x_ij最近的聚類中心，其中i的取值范圍為1到N₁，j的取值范圍為1到N₂，x(k)表示離第k個(gè)聚類中心c_k最近的網(wǎng)格點(diǎn)，其中k的取值范圍為1到|C|，α_ij表示網(wǎng)格點(diǎn)x_ij映射為其最近的聚類中心的可信度，β_k表示聚類中心c_k映射為其最近的網(wǎng)格點(diǎn)的可信度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于變換空間的三維建筑模型結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，步驟(3)中，由二維平移變換空間中的網(wǎng)格規(guī)律模式反推回初始三維模型上規(guī)則結(jié)構(gòu)的基本平移變換組T₁和T₂，然后利用基本平移變換組T₁和T₂聚合得到該規(guī)則結(jié)構(gòu)的重復(fù)構(gòu)造單元，包括以下步驟：

步驟(31)，定義一個(gè)初始為空的集合S，任選相似集中的一個(gè)點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)p₀，加入集合S；

步驟(32)，對(duì)任何不在集合S中的點(diǎn)，只要集合S中存在一個(gè)點(diǎn)與該點(diǎn)的距離在設(shè)定范圍內(nèi)，設(shè)定范圍取值為1000～3000，則稱該點(diǎn)為S的相鄰點(diǎn)p₁，對(duì)集合S的相鄰點(diǎn)p₁，計(jì)算相鄰點(diǎn)配準(zhǔn)到基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)帶來的配準(zhǔn)誤差ω；

步驟(33)，如果ω小于給定閾值，則將所述相鄰點(diǎn)加入集合S，否則拒絕；返回步驟(32)直到再?zèng)]點(diǎn)加入，最終得到重復(fù)構(gòu)造單元；

步驟(32)中，配準(zhǔn)誤差計(jì)算公式為：

ω=Σi=1|Ω|(p1-((pi1-pi0)+p0)),]]>

其中，p₁表示基準(zhǔn)點(diǎn)p₀的相鄰點(diǎn)，|Ω|表示相似集中點(diǎn)的總個(gè)數(shù)，p_i0表示基準(zhǔn)點(diǎn)p₀按p₀與相似集中第i個(gè)點(diǎn)的平移量關(guān)系平移后初始三維模型上與基準(zhǔn)點(diǎn)p₀最近的點(diǎn)，p_i1表示點(diǎn)p₁按p₀與相似集中第i個(gè)點(diǎn)的平移量平移后初始三維模型上與點(diǎn)p₁最近的點(diǎn)，其中的平移量是基本平移變換組T₁和T₂的一個(gè)線性組合。