电子学报 ›› 2021, Vol. 49 ›› Issue (8): 1551-1560.DOI: 10.12263/DZXB.20180752

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城市建筑立面三维“线-面”结构快速重建

王伟1, 于磊1, 任国恒1, 陈立勇1, 董秋雷2, 胡占义2   

  1. 1.周口师范学院网络工程学院,河南 周口 466001
    2.中国科学院自动化研究所,北京 100190
  • 收稿日期:2018-10-10 修回日期:2019-01-10 出版日期:2021-08-25 发布日期:2021-08-25
  • 作者简介:王 伟 男,1976年10月生于河南省周口市. 2011年获西南交通大学硕士学位,2015年获中国科学院自动化研究所博士学位.现为周口师范学院副教授. 研究方向为计算机视觉、机器学习. E-mail:wangwei@zknu.cn
    于 磊 男,1984年6月生于河南省周口市. 2017年获河南大学硕士学位.现为周口师范学院讲师. 研究方向为计算机视觉、大数据分析.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61991423);河南省科技攻关项目(202102310235)

Rapidly Reconstructing 3D Line-Plane Structures of Urban Building Facades

Wei WANG1, Lei YU1, Guo-heng REN1, Li-yong CHEN1, Qiu-lei DONG2, Zhan-yi HU2   

  1. 1.School of Network Engineering,Zhoukou Normal University,Zhoukou,Henan 466001,China
    2.Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China
  • Received:2018-10-10 Revised:2019-01-10 Online:2021-08-25 Published:2021-08-25

摘要:

本文提出一种有效的基于线段匹配与结构先验的城市建筑立面三维“线-面”结构快速重建算法.本文算法利用在当前图像中检测的初始线段将图像分割为互不重叠的区域,然后在点-线约束空间内对每个区域的竖直边进行匹配并通过全局多平面拟合的方式获取建筑初始主平面;在此基础上,利用结构先验(如共线、共面等)对图像中潜在线段匹配(或空间线段)进行推断与优化,进而获取每个区域对应的空间平面.实验结果表明,本文算法仅利用两幅图像即可重建以“线-面”形式表达的城市建筑立面完整结构,整体上具有较高的效率与精度.

关键词: 线段匹配, 城市建模, 平面拟合

Abstract:

The paper presents an effective method to model building facades based on line segment matching and structure priors. The proposed method splits the image into several non-overlapping regions using the lines detected in the image, and then performs a rapid matching for the vertical edges of each region within a highly restrained point-line space and extracts dominant building planes using a global multi-plane fitting method. Based on the resulting planes, it further infers and optimizes potential line segment matches (or spatial lines) using structure priors (e.g., collinearity and coplanarity) to obtain the plane associated with each region. Experimental results confirm that the proposed method can reconstruct satisfactory line-plane building facade structures from only two images, and has high accuracy and efficiency on the whole.

Key words: line segment matching, urban scene modeling, plane fitting

中图分类号: