[发明专利]从单幅图像重建三维建筑模型的方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机虚拟现实、基于图像建模技术领域，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，特别涉及一种从单幅图像生成建筑模型的方法。

背景技术

基于单幅图像的建模无法通过三角形法求得三维点，因此从单幅图像恢复三维模型是一个病态问题，需要额外的信息才可能求解。为此，研究人员利用对称[1]、平行和垂直关系[2]、平行六面体[3]等约束条件重建三维模型。Muller[4]基于过程建模的方式，从单幅图像构建现代建筑的立面模型。用单幅图像作为约束，Xu[5]使用数据驱动的方法，将模型库中候选模型变形，得到目标模型。Jiang[39]提出了采用单幅图像生成对称模型的方法，如图3所示，基于棱台标定图像，但是建筑结构需要用户交互地画出来。Wu等[6]提出了利用建筑的重复性，从单幅图像重建稠密的三维点云。如图4所示，输入一张建筑图像，自动找到其中的重复结构，然后匹配重复元素之间的对应点，并且用GraphCut方法优化包含几何重复性、一致性、图像相似性和空间一致性的能量函数。

[1]Hong W，Yang AY，Huang K,et al.On Symmetry and Multiple-View Geometry:Structure,Pose,and Calibration from a Single Image[J].Int.J.Comput.Vision,2004,60:241265.

[2]Liebowitz D,Criminisi A,Zisserman A.Creating Architectural Models fom Images[C].Proceedings of Annual Conference of the European Association for Computer Graphics(Eurographics),volume18,1999.39-50.

[3]Wilczkowiak M,Sturm P，Boyer E.Using geometric constraints through parallelepipeds for calibration and3D modeling[J].IEEE Trans.Pattern Anal.Mach.Intell.,2005,27(2):194–207.

[4]Muller P，Zeng G，Wonka P，et al.Image-based procedural modeling of facades[J].ACM Trans.Graph.,2007,26(3):85.

[5]Xu K,Zheng H,Zhang H,et al.Photo-inspired model-driven3D object modeling[J].ACM Trans.Graph.,2011,30:80:1–80:10.

[6]Wu C,Frahm J,Pollefeys M.Repetition-based dense single-view reconstruction[C].Proceedings of Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR),2011IEEE Conference on,2011.3113–3120.

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种从单幅图像重建三维建筑模型的方法，克服上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术方案为：从单幅图像重建三维建筑模型的方法，包括如下步骤：

步骤（1）将建筑分割成网格结构，并恢复相机焦距后，通过校正平面，初步恢复建筑立面三维曲面。

步骤（2）使用Levenberg–Marquardt方法优化建筑三维曲面和相机参数。

步骤（3）生成建筑规则和建筑组件，生成建筑模型。

其中，所述步骤（1）中，将建筑分割成网格结构，并恢复相机焦距后，通过校正平面，初步恢复建筑立面三维曲面，方法为：根据水平方向与竖直方向的垂直性，标定相机焦距。分割建筑楼层和窗户，得到网格模式，最后依次校正每个平面，初步恢复三维曲面。