从单幅图像重建中国古代建筑语义模型和组件库的方法技术

本发明专利技术提出一种从单幅图像重建中国古代建筑语义模型和组件库的方法，其目的是生成完整的、可重用的、语义正确的三维建筑组件库，用来生成三维建筑模型，并且能够生成大规模的城市模型；该方法提出了一种方法自动判断屋瓦方向，然后根据建筑的对称性和屋瓦方向标定图像；为了在图像中识别建筑组件，该方法基于屋瓦的重复性自动地将屋顶分割成屋瓦，然后，基于用户指出的内侧立柱的位置和宽度，识别外侧的立柱；然后，从这些已经标定和分割的图像中自动得到建筑组件的尺寸和纹理，并生成建筑组件，然后形状语法编译器快速自动地从三维建筑组件和形状语法自动生成三维中国古代建筑模型和变化的场景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机虚拟现实、基于图像建模
，具体属于识别图像标定分割，建筑组件生成，生成三维建筑模型领域，特别涉及一种。
技术介绍
中国古代建筑作为人类文明和世界文化遗产的重要部分，有它独特的结构特征。 两本官方经典著作《营造法式》(宋)和《工程做法则例》(清)描述了中国古代建筑的大部分特征。但是，这两本书所用的不是现代术语，一般人很难理解。建筑大师梁思成先生研究中国古代建筑(参考“梁思成.清式营造则例.清华大学出版社，2006.，，以及“Liang S.APictorial History of Chinese Architecture :A Study of the Development of Its Structural System and the Evolution of Its Types. MIT Press, 1984. ”)，并将他们用现代的科学语言描述出来(参考“梁思成.清工部《工程做法则例》图解.清华大学出版社，2006·，，)。并且参考"Li AI k. A shape grammar for teaching the architectural style of the Yingzao fashi . Massachusetts Institute of Technology，2001. ”可注意到《营造法式》是基于参数和规则描述建筑的，他设计形状规则生成中国古代建筑。基于图像的建筑建模已经被广泛的研究，例如文献“Debevec P Ε, Taylor C J，Malik J. Modeling and rendering architecture from photographs :a hybrid geometry-and image-based approach. Proceedings of SIGGRAPH’96 !Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques，New York, NY, USA :ACM，1996. 11-20. ” ；“Oh B M，Chen M，Dorsey J，et al. Image-based modeling and photo editing · Proceedings of SIGGRAPH' 01 -Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive techniques，New York，NY, USA ACM, 2001. 433-442. ”L^ ^"DickAR, TorrPHS, CipolIaR. Model 1 ing and Interpretation of Architecture from Several Images. Int. J. Comput. Vision, 2004,60 (2) :111-134.，，均对基于图像的建筑建模进行的研究。Xiao等从街景视图重建三维建筑模型(可参考“Xiao J，Fang Τ, Tan P，et al. Image-based fac ade mode 1 ing . ACM Trans. Graph. ,2008,27(5) :1-10.，，禾口 "Xiao J, Fang T, Zhao P, et al. Image-based street-side city modeling. ACM Trans. Graph. ,2009,28(5) :1-12. ”)；Sinha设计了一个交互系统，从无序散乱照片集中生成由多个平面构成的模型 (可参考"Sinha S N，Steedly D，Szeliski R，et al. Interactive 3D architectural modeling from unordered photo collections. ACM Trans. Graph.，2008，27 (5) 1-10. ”)。许多工作基于对称(参考“HONG W.，YANG A. Y.，HUANG K. , MA Y. :0η symmetry and multiple-view geometry :Structure, pose, and calibration from a single image. Int. J. Comput. Vision 60(December 2004)，241-265. ”)或平行垂直(参考“LIEBOWITZ D.，CRIMINISI A. , ZISSERMAN A. treating architectural models from images. In Annual Conference of the European Association for Computer Graphics (Eurographics) (1999)，vol. 18，pp. 39—50. ”)或平 亍六面体(参 #"WILCZK0WIAKM. , STURM P. , BOYER Ε. =Using geometric constraints through parallelepipeds for calibration and 3d modeling. Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on 27，2 (feb. 2005)，194-207. ”)约束恢复三维尺寸， 基于建筑对称性标定单幅照片，恢复三维尺寸，生成建筑模型(参考“JIANG N.，TAN P.， CHEONG L. -F. :Symmetric architecture modeling with a single image. ACM Trans. Graph. 28,5(2009),1-8. ”)。但是，基于图像的建模难以处理模型细节，而且生成大规模模型的代价很大。但是现存的多数方法只能生成三维模型，不能生成有意义的建筑模型组件， 而且生成的模型也不能变化成新的模型。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种，克服上述现有技术中存在的问题。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为一种，包括如下步骤步骤(1)求得屋瓦方向，然后标定图像来恢复建筑三维尺寸；步骤(2)基于屋瓦的重复性，利用一种方法自动的进行屋瓦分割，然后根据建筑的对称性和屋瓦方向标定图像；为了在图像中识别建筑组件，该方法基于屋瓦的重复性自动地将屋顶分割成屋瓦；步骤(3)基于用户指出的内侧立柱的位置和宽度，识别外侧的立柱；步骤(4)从这些已经标定和分割的图像中自动得到建筑组件的尺寸和纹理，并生成建筑组件；步骤( 然后形状语法编译器快速自动地从三维建筑组件和形状语法自动生成三维中国古代建筑模型和变化的场景。其中，所述步骤(1)中，求得屋瓦方向，然后标定图像来恢复建筑三维尺寸，方法为基于屋瓦局部对称性，在局部上求得对称轴，得到局部方向，然后在水平线用RA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵沁平，齐越，侯飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：