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基于特征边重构的建筑物化简方法

2024-01-23

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目录

引言

建筑物特征边提取与识别

基于特征边重构的建筑物化简方法

建筑物化简效果评估与对比分析

基于特征边重构的建筑物化简方法应用案例

结论与展望

CHAPTER

引言

01

建筑物化简是地理信息科学、计算机图形学等领域的重要研究方向，对于提高三维城市模型的可视化效果、降低数据存储和处理成本具有重要意义。

随着三维激光扫描等技术的发展，获取高精度建筑物模型变得相对容易，但这些模型往往包含大量冗余信息和细节，不利于高效的可视化和分析。

基于特征边重构的建筑物化简方法能够在保持建筑物主要结构和特征的同时，有效去除冗余信息和细节，提高模型的可视化效果和分析效率。

国内外学者在建筑物化简方面开展了大量研究工作，提出了基于网格简化、基于几何形状分析、基于图像处理等多种方法。

特征边重构作为一种重要的建筑物化简方法，近年来受到了广泛关注。该方法通过识别和提取建筑物的特征边，并对其进行重构和简化，能够在保持建筑物主要特征的同时降低模型复杂度。

目前，基于特征边重构的建筑物化简方法在城市规划、建筑设计、虚拟现实等领域得到了广泛应用，并呈现出向更高精度、更高效率、更强普适性发展的趋势。

本文旨在研究基于特征边重构的建筑物化简方法，包括特征边的识别与提取、特征边的重构与简化、化简效果的评估与优化等方面。

通过深入研究基于特征边重构的建筑物化简方法，提高建筑物模型的可视化效果和分析效率，降低数据存储和处理成本，为相关领域的应用提供有力支持。

本文采用理论分析、算法设计、实验验证等方法进行研究。首先，对特征边的识别与提取方法进行深入研究，提出一种高效、准确的特征边识别算法；然后，设计一种基于特征边重构的建筑物化简算法，实现建筑物的快速化简；最后，通过实验验证本文方法的有效性和优越性。

研究内容

研究目的

研究方法

CHAPTER

建筑物特征边提取与识别

02

通过激光扫描、摄影测量等技术手段获取建筑物三维点云数据或二维图像数据。

数据来源

对原始数据进行去噪、滤波、配准等处理，以提高数据质量和一致性。

数据预处理

建筑物特征边是指能够反映建筑物形状、结构和细节信息的边缘线段，如轮廓线、屋脊线、墙角线等。

根据特征边的形态和属性，可将其分为直线特征边、曲线特征边、角点特征边等类型。

特征边分类

特征边定义

直线特征边提取

采用霍夫变换、RANSAC等算法对预处理后的数据进行直线检测，提取出建筑物轮廓线、屋脊线等直线特征边。

曲线特征边提取

利用曲线拟合、样条插值等方法对建筑物细节信息进行提取，得到曲线特征边，如门窗轮廓线等。

角点特征边提取

采用Harris角点检测、SIFT等算法对建筑物角点进行识别和提取，得到角点特征边，如墙角线等。

选择具有不同形状、结构和复杂度的建筑物数据集进行实验验证。

实验数据集

采用准确率、召回率、F1分数等指标对特征边提取结果进行评价。

评价指标

通过对比不同算法在相同数据集上的性能表现，分析各算法的优缺点及适用场景。

实验结果

根据实验结果，总结归纳出基于特征边重构的建筑物化简方法在实际应用中的可行性、有效性和局限性。

结果分析

CHAPTER

基于特征边重构的建筑物化简方法

03

特征边分类

根据特征边的属性或特点，将其分为不同类型，如直线、曲线、折线等，以便后续处理。

特征边提取

利用图像处理或计算机视觉技术，提取建筑物的特征边，如轮廓线、结构线等。

特征边重构

基于提取和分类的特征边，重新构建建筑物的简化模型。可采用适当的几何形状或算法进行拟合和逼近，以生成简洁且准确的建筑物轮廓。

考虑不同尺度的特征提取方法，以适应不同复杂度和精细度的建筑物化简需求。

多尺度特征提取

在特征提取和重构过程中，充分利用建筑物的上下文信息，如周围环境、建筑物间的关联等，以提高化简结果的准确性和一致性。

上下文信息融合

根据建筑物的特点和化简需求，动态调整算法参数，如特征边的提取阈值、重构误差容限等，以实现更灵活的化简效果。

动态调整参数

数据集准备

选择具有代表性的建筑物数据集进行实验，包括不同类型、不同复杂度的建筑物模型。

实验设置

设定合理的实验参数和评价指标，如化简后的模型复杂度、形状相似度、视觉效果等。

结果对比与分析

将基于特征边重构的化简方法与其他传统方法进行对比实验，分析其在化简效果、计算效率等方面的优劣。同时，针对不同类型的建筑物模型进行专项分析，以验证算法的适用性和鲁棒性。

CHAPTER

建筑物化简效果评估与对比分析

04

基于规则的方法

01

通过预定义的规则对建筑物进行化简，如删除细节、合并相似部分等。这类方法简单直观，但可能过于依赖规则制定者的经验和主观判断。

基于数据驱动的方法

02

通过学习大量建筑物的形状和结构特征，