[发明专利]一种基于变换空间的三维建筑模型结构发现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模型结构分析方法，属于计算机图像处理和计算机图形学技术领域，具体说是一种基于变换空间的三维建筑模型结构发现方法。

背景技术

我们周围到处可见各种建筑物，不难发现各建筑物中都会存在或多或少的规则结构，如某个区域内会存在相同结构的窗户，或者门等构造单元。而我们很多情况下正是靠这些重复的构造单元来识别相关建筑的设计风格。因此若能使用某些特定方法来检测出建筑模型中所包含的重复结构，将对我们认识和理解已有的建筑模型提供极大的帮助。最常见的建筑模型结构单元检测方法多采用手动交互方式进行构造单元的提取，如文献1Merrell P.,Manocha D.Model synthesis:a general procedural modeling algorithm.IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics,2011,17(6):715-728.和文献2Lin J.-J.,Cohen-Or D.,Zhang H.,Liang C.,Sharf A.,Deussen O.,ChenB.Q.Structure-preserving retargeting of irregular3d architecture.ACM Transactions on Graphics,2011,30(6):183.等介绍的。但该类方法耗时费力，需要用户对待分析模型有深入的了解才能获得完整的构造单元。随着技术的发展，近年来研究人员借助模型中所包含的对称、平移、旋转等几何变换特性，采用半交互或自动的方式实现了建筑模型构造单元的检测。

从几何变换角度出发进行模型结构分析的研究过程中，主要分为三个阶段：最开始其应用主要出现在图形中，如文献3Liu Y.,Collins R.,Tsin Y.A computational model for periodic pattern perception based on frieze and wallpaper groups.IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence,2004,26(3):354-371.和文献4Tuytelaars T.,Turina A.,Gool L.V.Non-combinatorial detection of regular repetitions under perspective skew.IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence,2003,25(4):418-432.等介绍的。想要直接将上述图像结构分析方法应用到三维模型的结构分析中是比较困难的。因此，接着在不断的研究过程中通过借鉴图像结构分析思想，也出现了许多可以完成针对三维模型的结构分析的方法，如文献5Mitra N.J.,Guinbas L.J.,Pauly M.2006.Partial and approximate symmetry detection for3d geometry.ACM Transactions onGraphics,25(3):560-568.和文献6Pauly M.,Mitra N.J.,Wallner J.,Pottmann H.,Guibas L.J.Discovering structural regularity in3d geometry.ACM Transactions on Graphics,2008,27(3):43:1-43:11.等介绍的。上述方法的重点均是重复模式检测，且它们都是以一种平面的角度来看待模型结构关系的。近年来，人们想到要用更复杂的构造单元组织关系来表达更丰富的模型，从而出现了层次结构分析方法，如文献7Wang Y.,Xu K.,Li J.,Zhang H.,Shamir A.,Liu L.,Cheng Z.,Xiong Y.Symmetry hierarchy of man-made objects.Computer Graphics Forum(Eurographics),2011,30(2):287–296.和文献8Zhang H.,Xu K.,Jiang W.,Lin J.-J.,Cohen-Or D.,Chen B.-Q.Layered analysis of irregular facades via symmetry maximization.ACM Trans.Graph.2013,32(4):121:1-121:13.等介绍的。通过在结构分析过程中提出一个“层次”的概念，即不再以平面的角度看待一个模型面，而将其看成是由多个层次构成的，该类方法实现了对普通结构检测方法无法理解的不规则结构的解读。