在建筑模型重建领域,多细节层次 (LOD) 生成对于城市规划、自动驾驶、虚拟现实和数字娱乐等一系列应用至关重要,高精度、低面片数目的建筑细节层次模型是实现高效空间计算的关键。LOD表示的质量好坏取决于三个层面:一是复杂度和简洁性的平衡,即能否用更少的基元来更精确的还原原始模型;二是合理的低层级向高层级的结构渐进,即合理的定义不同的层级;三是能否保证层级内的一致性,即每一个层级内不同的模型所展现出的语义信息是否统一。
之前的LOD生成算法分为两类,他们都无法同时处理以上问题:第一类方法是基于预定义LOD层级表示的算法,其预先定义好建筑上的不同结构所属的层级,这使得理论上可以实现层级内一致性,但预定义规则无法涵盖复杂多样的建筑模型,因此实际表现欠佳。第二类LOD生成方法仅优化单个模型的复杂度和简洁性,难以保证不同建筑在同一层级的结构一致性,以及层级间的合理过渡。本次导读论文设计了基于结构块的跨建筑协同分析方法,进而实现了合理的层级定义以及具有层级内语义一致性的建筑群LOD表示。
本工作主要贡献如下:
首次实现了利用协同分析进行LOD生成,进而实现了自适应的LOD层级定义以及层级内的语义一致性;
提出了一个建筑模型结构分解模块,可以将无组织的建筑点云划分为有意义的结构块;
提出了一个能量方程用于自适应的定义LOD层级。
如下图和表所示,该方法由于结构完整性的保持实现了视觉上更好的LOD;同时,其通过利用结构信息引导LOD生成,避免了渐进式模型简化方法容易陷入的局部最优,进而在衡量LOD质量的定量指标上实现了更优的结果:用更少的面片可以更精确的表示输入模型。
表1 CoLOD与其他方法的定量指标对比
(V: 顶点数;F: 面片数;P: 多边形数;
图2 CoLOD算法流程图
图3 CoLOD结构分割模块流程图
图4 CoLOD表面提取模块流程图
CoLOD的分阶段结果图
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