基于建筑物空间结构特征的三维重建算法关键技术研究

发布时间：2017-10-31 03:02

  本文关键词：基于建筑物空间结构特征的三维重建算法关键技术研究

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【摘要】：数字城市建设符合目前工业化与信息化并行的经济生活现状,是城市可持续发展以及城市政治与经济发展的需要。在城市规划方面,数字城市提供了全新的城市规划、建设和管理的调控手段。建筑物普遍存在于城市之中,因此对建筑物进行三维建模是数字城市建模的基础。然而,在已有的建筑物建模方法中,仅仅通过建筑物空间稀疏形状点无法自动生成最终建筑物的线框模型。在这种背景下,本论文提出一种快速简单的基于建筑物空间结构特征的三维重建算法,本文的主要研究内容如下：(1)提出一种基于逐点增加的建筑物地面轮廓生成算法,针对地物测量时采集点的次序混乱无法恢复地物地面轮廓的问题,利用贪婪算法依次将地物形状点插入已构建的简单多边形中,从而自动生成建筑物地面轮廓。(2)提出一种基于遗传算法的建筑物地面轮廓生成算法,针对传统遗传算法无法直接生成简单多边形的问题,本文在遗传算法的基础上提出了一种新的变异算子和局部优化算子,显著改善了建筑物地面轮廓生成的准确性。(3)采用CSG建模的思想,提出一种基于空间稀疏形状点的建筑物线框模型生成算法。(4)利用OpenGL三维绘图库开发了一套建筑物线框模型仿真软件,实现了建筑物线框模型的仿真和渲染效果。
【关键词】：建筑物地面轮廓 逐点增加算法 遗传算法 建筑物线框模型 CSG
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU201.4;TP18
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 国内外相关技术研究现状9-11
• 1.3 论文研究内容及组织结构11-13
• 第二章 计算几何及现代优化算法13-27
• 2.1 计算几何13-21
• 2.1.1 计算几何简介13
• 2.1.2 计算几何基础算法13-21
• 2.2 智能优化技术及其相关理论21-23
• 2.2.1 遗传算法简介21
• 2.2.2 遗传算法构成要素和流程21-23
• 2.3 遗传算法求解TSP问题23-26
• 2.3.1 TSP问题的模型23
• 2.3.2 TSP的应用及意义23
• 2.3.3 TSP问题的常见求解方法23
• 2.3.4 遗传算法解决TSP问题的计算流程23-25
• 2.3.5 遗传算法求解TSP问题具体流程25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 基于逐点增加的建筑物地面轮廓生成算法27-41
• 3.1 模型描述27
• 3.2 基于人工地物地理特征的准则函数27-29
• 3.3 逐点增加算法生成地面模型29-32
• 3.3.1 插入的方式及其合理性29-30
• 3.3.2 逐点增加法构造简单多边形30-32
• 3.3.3 逐点增加法构造简单多边形具体算法32
• 3.4 实验结果及算法分析32-35
• 3.4.1 实验效果33-34
• 3.4.2 算法分析及比较34-35
• 3.5 对逐点增加法构造简单多边形的一些改进35-39
• 3.5.1 算法的局部优化35-36
• 3.5.2 改进的逐点增加算法性能分析36-38
• 3.5.3 凸包优化38-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 基于遗传算法的建筑物地面轮廓生成算法41-53
• 4.1 传统遗传算法生成地物轮廓的方法41-42
• 4.1.1 传统遗传算法一般流程41
• 4.1.2 传统遗传算法的实验效果图41-42
• 4.2 基于2-Opt Moves的随机选择算法42-43
• 4.3 遗传算法优化2-Opt Moves43-46
• 4.3.1 传统遗传算法的改进43-44
• 4.3.2 遗传算法改进后的实验效果44
• 4.3.3 局部优化操作44-46
• 4.4 算法的实现及对比46-49
• 4.4.1 实验参数设置及结果46-47
• 4.4.2 算法准确性研究47-48
• 4.4.3 优化遗传算法的准则函数曲线48
• 4.4.4 优化遗传算法与逐点增加算法的性能比较48-49
• 4.5 逐点增加算法模型的改进49-50
• 4.6 算法的实际应用50-51
• 4.6.1 测绘50
• 4.6.2 图像处理50-51
• 4.7 多建筑物地面区域识别初探51-52
• 4.8 本章小结52-53
• 第五章 空间稀疏形状点自动生成建筑物三维轮廓53-63
• 5.1 CSG建模思想53-54
• 5.2 模型说明54-55
• 5.3 建筑物主体轮廓生成算法55-58
• 5.3.1 柱体的数据结构55
• 5.3.2 建筑物主体轮廓生成算法55-57
• 5.3.3 建筑物主体轮廓生成实验效果57-58
• 5.4 建筑物屋顶轮廓生成算法58-60
• 5.4.1 屋顶的数据结构58
• 5.4.2 屋顶轮廓生成算法58-59
• 5.4.3 屋顶轮廓生成实验效果59-60
• 5.5 基于OpenGL的三维模型仿真60-62
• 5.5.1 三维模型生成软件及OpenGL介绍60
• 5.5.2 基于OpenGL的三维模型仿真实验效果60-62
• 5.6 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 总结63
• 6.2 展望63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士期间取得学术成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1120465