| 结合三维边缘特征约束的网格模型优化方法 |
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| 引用本文： | 张昊,王竞雪,谢潇.结合三维边缘特征约束的网格模型优化方法[J].地球信息科学,2024(5):1138-1150. |
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| 作者姓名： | 张昊 王竞雪 谢潇 |
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| 作者单位： | 1. 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院;2. 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁省环境计算与可持续发展重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金面上项目（41871379）；;辽宁省兴辽英才计划项目（XLYC2007026）； |
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| 摘 要： | 对于具有复杂几何结构特征的建筑物，三维网格模型重建结果易存在表面扭曲、边缘特征平滑的问题，无法较好地反映重建目标的真实信息。针对上述问题，本文提出一种结合三维边缘约束的网格模型优化方法。该方法以OpenMVS算法得到的初始网格为基础数据，利用变分原理构建能量函数，将网格模型优化问题转换为能量函数最小化问题。首先，从多视图像中提取三维边缘点，以三维边缘点构成的边缘轮廓来定位网格模型边缘区域；接着，利用灰度一致性测度构建数据项，利用顶点自身曲率构建平滑项，利用三维边缘轮廓约束构建附加约束项，将3个约束项构建为一个总体能量函数；最后，采用梯度下降法迭代求解总体能量函数最小值，将梯度变化量分配到网格模型的顶点上来驱动网格形变，以此优化模型。选取Strecha数据集中两个真实室外场景和ETH3D数据集中一个真实室内场景进行优化实验，使用ETH3D评估框架对实验结果进行评估。结果表明，经本文算法优化后的网格模型完整度和精度最高为89.76%、94.45%，本文算法在解决复杂几何结构建筑物模型边缘优化问题的基础上，提高了建筑物模型的准确程度。
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| 关 键 词： | 网格模型优化 灰度一致性 正则化 边缘约束 能量函数 变分法 梯度下降法 迭代求解 |
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