室内三维场景纹理手机图片的自动更新方法

当前室内三维建模的纹理映射工作主要依赖人工完成,工作量大、处理效率低,且对建模后室内环境的变更难以实现及时更新,导致室内模型纹理存在不真实甚至错误的现象。对此,提出一种室内三维模型纹理手机图片的自动更新方法,该方法主要以手机拍摄的图片为数据源,首先利用智能手机传感器获取拍摄图片的位姿参数,进而通过室内场景理解技术提取图片空间中的三维布局结构,最后与几何模型进行坐标点匹配解算纹理坐标,实现手机图片到三维几何模型的自动纹理映射。实验结果表明,该方法能够利用手机图片数据实现室内环境下的三维模型纹理自动生成及动态更新,有效提高室内三维场景表达的真实性。     

Use of laser range and height texture cues for building identification

Airborne LiDAR has found application in an increasing number of mapping and Geo-data acquisition tasks. Apart from terrain information generation, applications such as automatic detection and modeling of objects like buildings or vegetation for the generation of 3-D city models have been explored. Besides the height itself, height texture defined by local variations of the height is a significant parameter for object recognition. The paper explores the potential of the analysis of height texture as a cue for the automatic detection of objects in LiDAR datasets. A number of texture measures were computed. Based on their definition and computation these measures were used as bands in a classification algorithm, and objects like buildings, single trees, and roads could be recognized.     

Automatic near-photorealistic 3-D modelling and texture mapping for rectilinear buildings

Three-dimensional (3-D) representations of urban regions have gained much attention because of recent developments in remote sensing and computer graphics technologies. In particular, textured 3-D building reconstruction for a variety of applications has been a popular research topic in recent years. In this study, we present the reconstruction of 3-D building models along with texture selection and mapping. Extracted two-dimensional building patches and normalized digital surface model (nDSM) data are used to generate the 3-D models. To build near-photorealistic 3-D models, the acquired geo-referenced facade textures are associated with the corresponding building facades using an automated GPS-assisted approach. On the other hand, the modelling and texture mapping of the roof structures were carried out manually. The study area is composed of eight housing estates (blocks), where a total of 110 buildings were analysed. The whole study area was modelled, with facade textures, in less than 1 min of processor running time with an acceptable level of accuracy. The texture mapping was carried out using MATLAB’s Virtual Reality Toolbox?.     

PDR算法对地磁室内定位精度的提升研究

利用建筑物中金属结构引起的地磁场扰动可以对室内的行人目标进行定位,而且基于地磁场的定位无需布设任何额外设施,因此可以以低成本实现定位。但仅靠单一的地磁技术无法满足室内定位的精度要求。为了解决磁场数据中单点定位的模糊性问题,本文提出了一种利用粒子滤波算法将PDR与地磁相融合的室内定位方法,并开发了地磁室内导航系统,以智能手机为硬件平台构建磁力计传感器模型,建立匹配轨迹的均方误差准则并实现PDR累积误差实时校正的迭代计算。在68 m×1.8 m的试验区域内,产生的平均定位误差为1.13 m,最大定位误差为2.17 m。本文算法的定位精度比单独PDR算法提升了42%;与单一地磁指纹匹配算法相比,定位精度提高了57%。试验证明,本文提出的融合算法对提高室内定位精度具有显著的作用。     

一种面向室内导航的通行区域模型及其自动提取算法

面向室内位置服务中路径规划与导航的应用需求,提出一种基于栅格空间的通行区域模型及其自动提取算法。首先,在栅格模型基础上引入了相邻栅格和途经栅格,结合具体示例阐述了通行区域模型的基本原理;然后,根据室内地图数据特征,通过室内栅格模型初始化、通行区域初次提取和邻域融合,设计了通行区域的自动提取算法;最后,选取西单大悦城一楼室内地图数据进行了不同栅格尺度的通行区域自动提取和路径规划试验。结果表明,该算法针对走廊内存在障碍等复杂室内环境具有较好的适用性,并且通行区域模型相比网络模型的路径规划结果更加符合复杂室内环境的路径行走特征。     

3D information extraction from laser point clouds covering complex road junctions

An automated method for 3D modelling of complex highway interchanges is presented. Laser data and 2D topographic map data have been combined in an innovative 3D reconstruction procedure. Complex situations as shown in this paper demand knowledge to guide the automatic reconstruction. This knowledge has been used in the fusion procedure to constrain the topological and geometrical properties of the reconstructed 3D model. These additions are needed to take care of the lack of data in occluded areas. Laser data has been segmented and filtered before it is fused with map data. In the surface-growing algorithm combining map and laser points, the laser data is assigned to the corresponding road element. Although results are shown using two specific data sources, the algorithm is designed to be capable of dealing with any polygon-based topographic map and any aerial laser scanner data-set.     

一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法

为了能快速计算室内导航路径,必须使用简单的数据结构表达室内复杂的路径导航信息,室内三维连通图就是一种较好的手段。但是传统的室内精细建模重在几何模型的构建和纹理数据采集,缺乏室内三维连通图的构建。针对广泛存在室内几何模型提出一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法,对建筑物内部进行分割和填充,将室内空间划分为离散的导航空间,通过自动语义关联提取连通关系,最终生成室内空间三维连通图。     

专题地图图面要素自动配置方法的研究

实现地图图面要素配置的自动化是地图制图自动化中的一个重要部分,能够帮助制图人员提高制图效率。文中在分析国内外有关研究成果的基础上,利用地图图面配置规律和视觉平衡理论,提出一种自动搜寻地图图面要素合适位置的方法。该方法从专题地图生产的实际需要出发,考虑了纸张大小和地图比例尺等因素,用矩形框表示图面要素的大小和位置,简化设计过程。最后,在CorelDRAW环境下,利用VBA技术实现文中所提出的方法。该软件提供了多种地图图面要素配置模板供地图设计人员选择,能进行地图图面要素位置的自动冲突探测,可以为地图设计人员提供一个标准化地图图面配置模板。     

基于空间数据库VRGIS的研究与应用

结合空间数据库、GIS、计算机图形学、RS等技术构建了虚拟现实地理信息系统。通过研究地形数据的生成及空间数据库的存储管理,实现了遥感影像的自动配准及无缝拼接;基于四叉树的LOD算法、地形节点评价系统、动态调度及大规模纹理映射等技术的研究,实现了地形数据的3维可视化;提出了自适应特征数据覆盖渲染算法,将2维GIS特征数据覆盖叠加到所创建的3维模型上,构建了虚拟现实环境。该系统成功应用于胜利油田,实现了地下油田的虚拟现实3维可视化,具有一定的理论价值和现实意义。     

Real-time fusion of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection

3D real scenes are a digital virtual space that represents and portrays the real world in a photorealistic, three-dimensional, and sequential manner. Existing methods for constructing and updating 3D models, such as oblique photography and laser scanning, are difficult to meet the demand of perceiving the real world intuitively, dynamically, and in real time. In recent years, the method of integrating rapidly rising video data and 3D models has become increasingly popular. Compared with existing methods, it enhances the real-time perception of 3D scenes by taking advantage of the real-time character of videos and the intuitive character of 3D models. In this article, we propose a real-time fusion method of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection. To begin, 3D reconstruction and video camera calibration were used to prepare the basic data for the fusion of videos and 3D model. Second, a visible-surface detection-based video space restoration method was provided, and the overlapping region between multiple videos was determined. Third, to split the overlapping region into the corresponding camera spaces, a segmentation method based on optimal viewpoint selection was given. Finally, the 2D videos were dynamically fitted to the 3D model using the dynamic texture mapping method, while accomplishing the fusing and rendering of the 3D real scene. After experimental verification, the overall effect of the multiple videos and 3D real scene fusion system implemented using the method proposed in this article is better, while the algorithm is less time-consuming and efficient in rendering.     

基于GIS模板的地质剖面图模型及其实现

地质剖面图是表达地质信息的重要专题图件,不同于传统G IS水平空间制图,其表现内容繁杂、过程复杂。本文采用G IS模板技术,基于UML(统一建模语言)对剖面图要素进行概念模型和逻辑模型分析。针对地质剖面插值连线或填充制图的难题,采用贝塞尔曲面对剖面进行精确的空间插值。最后基于ArcEngine组件式G IS平台开发了剖面图动态制图系统,实现了地质空间数据库管理与剖面图自动制图的集成应用。     

基于手机传感器和互补滤波的行人航向解算

目前行人航迹推算逐渐成为室内定位研究与应用的热点。针对利用陀螺仪推算行人航向时存在较大累积误差的问题,本文提出了一种基于智能手机传感器的行人航向解算算法。该算法根据陀螺仪输出的角速度数据与手机传感器参数计算合适的阈值,实时调节PI调节器的误差补偿系数,对预处理后加速度计和磁力计数据解算的航向角进行补偿,并与陀螺仪数据互补滤波融合,得到融合后的航向角。试验基于低成本智能手机,分别在磁场强弱环境下采集手机传感器数据,对比分析本文算法与传统互补滤波算法及九轴数据融合算法在推算行人航向时的精度。试验结果表明,在室内磁干扰较强的环境下,本文算法与传统互补滤波算法、九轴数据融合算法相比定位精度分别提升了68.4%和65.9%,平均航向误差分别减小了3.4°和1.8°,验证了本文算法有较好的抗磁干扰性能,提高了行人航向角解算的可靠性。     

基于纹理合成的三维地形水墨风格渲染研究

提出了基于纹理合成的三维地形水墨风格渲染的方法,以规则格网DEM为数据源,基于OSG进行三维地形建模,在此基础上提取山体特征线,然后生成一幅灰度控制图像。对Efros01纹理合成算法进行改进,利用灰度控制图像指导水墨纹理的合成,将得到的纹理图像映射到三维地形上,实现对三维地形的水墨风格渲染,通过对水墨纹理样本的选择和纹理合成参数的设置能够实现对纹理合成过程的交互控制。结果表明,该渲染方法对三维地形的水墨风格渲染具有较好的效果。     

三维城市建筑物的纹理映射综述

纹理是影响三维模型真实感的一个重要因素。三维纹理映射的最终目的是得到高精度、全自动、高保真的三维模型,它是计算机视觉等领域的一个热点问题。本文介绍了三维纹理映射的原理和过程;针对三维建筑模型进行纹理映射这一研究方向,在投影变换中参数化应用、纹理坐标转换的处理、影像与模型的匹配等方面总结现有的解决方法,并针对多幅建筑物立面的倾斜影像及屋顶垂直遥感影像与三维几何模型的纹理映射,将一些有代表性的研究方法和成果进行对比分析;最后根据当前的研究现状和应用需求,提出一些问题和解决途径。     

基于2D-3D语义传递的室内三维点云模型语义分割

针对现有三维点云模型重建对象化和结构化信息缺失的问题,提出一种基于图模型的二维图像语义到三维点云语义传递的算法。该算法利用扩展全卷积神经网络提取2D图像的室内空间布局和对象语义,基于以2D图像超像素和3D点云为结点构建融合图像间一致性和图像内一致性的图模型,实现2D语义到3D语义的传递。基于点云分类实验的结果表明,该方法能够得到精度较高的室内三维点云语义分类结果,点云分类的精度可达到73.875 2%,且分类效果较好。     

智能手机二维码室内定位系统

针对定位服务大多数基于全球定位系统,提供室内定位的应用相对较少且布设成本过高的问题,实现了一种简单而有效的室内定位系统,可以在安卓智能手机中获取精确的用户室内位置。该系统利用高德地图软件开发工具包获取室内地图,采用包含地理位置信息的QR二维码标识位置,比其他基于无线技术的方法成本更低,相对于传统的行人航迹推算算法提高了一倍的精度。     

室内位置轨迹的聚类与可视化

室内移动对象轨迹数据分析是商铺促销、室内空间规划、广告竞价等具有重要商业价值的应用基础,在公共安全、应急方案中也是必不可少的部分,近年来越来越受到研究者的重视。为了实现室内移动对象轨迹聚类分析,本文提出了一种将DBSCAN聚类算法与可视化相结合的综合分析方法。首先利用DBSCAN算法对某商场大厦内采集的基于手机Wi Fi信息的室内轨迹数据进行聚类处理;然后对得到的聚类成果和信息进行分析,为该商场的布局规划和店铺调整等提供一定的参考信息;最后,对该商场大厦的室内轨迹数据进行热度图可视化展示,并将展示效果与聚类结果进行对比,相互验证。     

基于SLAM/UWB的室内融合定位算法研究

精确且稳定的自主定位是移动机器人在室内环境下实现自主导航的前提,针对室内定位中视觉即时定位与地图构建(SLAM)存在的累计误差以及环境因素导致超宽带(UWB)定位精度下降的问题,提出一种基于SLAM/UWB的室内融合定位算法. 首先该算法以扩展卡尔曼滤波(EKF)为基础,将UWB的全局定位坐标和视觉SLAM位移增量进行融合,但考虑到测量噪声易受复杂环境影响,引入阈值检测和自适应测量噪声估计器,以抑制异常值和时变测量噪声对滤波器性能的影响,最后使用智能移动小车在不同的室内场地下进行实验. 实验表明:该算法优于单一的UWB或者视觉SLAM定位方式,并且在复杂室内环境下比传统EKF算法拥有更稳定的定位效果.      

室内空间用户行为的智能手机识别

针对地磁匹配中经常会出现相似点,造成定位偏差较大的问题,该文提出利用智能手机识别用户室内行为方式的方法,为地磁匹配算法提供筛选条件。开发了智能手机传感器数据采集工具,获取用户在室内环境下的行为数据。原始数据首先利用一阶低通滤波和平滑滤波算法进行去噪处理,再经过数据分割和特征提取后,应用于行为识别过程。行为识别模型的建立主要使用两种方法,K最近邻算法和隐式马尔可夫模型,并研究了两种方法的不足以及改进途径。通过针对识别准确度的对比实验,在输入最合适的数据的条件下,隐式马尔可夫模型的准确度略优于K最近邻算法。两种方法的识别准确率均在95%以上,能够有效地提高地磁定位精度。利用室内用户行为数据辅助地磁室内定位,很好地改善了地磁数据单一、定位精度较低的问题。     

城市复杂地形环境下倾斜模型结合LiDAR点云的大比例尺地形图更新方法北大核心CSCD

针对无人机倾斜摄影技术受遮挡影响较大和难以穿透植被茂密地区的问题,本文提出了城市复杂地形环境下倾斜模型结合LiDAR点云进行小区域大比例尺数字地形图的更新方法。首先采用五镜头六旋翼无人机分别以垂直和平行主要建筑物楼群方向进行2次全区域拍摄,以及无人机机载激光雷达全区域采集点云,并对高度不足10 m的别墅区进行单镜头低空补飞。然后融合倾斜影像点云与机载激光点云建模,经过3种建模方案对比,融合建模的倾斜三维模型的位置精度和模型质量均最优。最后基于此模型进行测图。精度评定结果表明,城市复杂地形环境下在飞行方案和像控点布设合理的情况下,通过倾斜三维模型采集的数字地形图的平面和高程精度完全满足并优于深圳市1∶1000数字地形图动态更新的精度指标。