【摘要】：在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等研究領(lǐng)域中,對(duì)各種三維場(chǎng)景的建模一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn),也是極具價(jià)值的研究課題。隨著計(jì)算機(jī)仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等科學(xué)技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展,室內(nèi)場(chǎng)景的三維建模應(yīng)用范圍也更加廣泛,能夠應(yīng)用于火災(zāi)救援、人質(zhì)營(yíng)救、密室逃脫和考古挖掘等活動(dòng)中,因此,室內(nèi)場(chǎng)景建模具有重大的研究意義。目前,物體或場(chǎng)景的建模方法大體分為三種：利用三維軟件建模、通過(guò)儀器和設(shè)備采集信息建模、通過(guò)圖像或視頻建模,通過(guò)這些方法建模在時(shí)間成本、操作繁雜度和建模效果等方面或多或少存在不足,因此,對(duì)于三維室內(nèi)場(chǎng)景的自動(dòng)合成成為近幾年來(lái)場(chǎng)景建模相關(guān)領(lǐng)域中的一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。本文分析了場(chǎng)景中物體的幾何關(guān)系和物體擺放的位置分布,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了3D室內(nèi)場(chǎng)景的自動(dòng)合成方法。論文的主要貢獻(xiàn)如下：(1)本文實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)與提取場(chǎng)景中物體之間的相交、接近、支撐三種空間關(guān)系的算法,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)場(chǎng)景中支撐平面的提取工作,并構(gòu)建了物體支撐的共生關(guān)系。對(duì)場(chǎng)景的幾何分析為優(yōu)化場(chǎng)景合成算法提供了理論依據(jù)。(2)本文采用了GMM擬合物體在支撐面上的擺放位置,得到了位置分布模型。首先建立一個(gè)文件,將統(tǒng)計(jì)得到的物件在支撐面上的歸一化位置存放其中,坐標(biāo)個(gè)數(shù)代表了物件在場(chǎng)景庫(kù)中出現(xiàn)的次數(shù)。然后用高斯混合模型擬合該文件內(nèi)容,得到位置分布模型。(3)本文提出了一種三維室內(nèi)場(chǎng)景的自動(dòng)合成方法,由用戶(hù)給定的初始室內(nèi)場(chǎng)景和要添加到場(chǎng)景中的小物件描述,借助素材庫(kù)選擇小物件,利用場(chǎng)景合成算法實(shí)現(xiàn)這些小物件的自動(dòng)擺放,展示了簡(jiǎn)單場(chǎng)景不斷豐富的演化過(guò)程。該方法即體現(xiàn)了用戶(hù)的設(shè)計(jì)需求,又避免了繁瑣的人工操作。
[Abstract]:In the fields of computer graphics and computer vision, modeling of various 3D scenes has been a hot topic and a valuable research topic for scholars at home and abroad. With the rapid development of science and technology, such as computer simulation and virtual reality, 3D modeling of indoor scene is more widely used in fire rescue, hostage rescue, secret room escape and archaeological excavation. Indoor scene modeling is of great significance. At present, there are three methods for modeling objects or scenes: modeling with 3D software, collecting information through instruments and devices, modeling by image or video, modeling at time cost by these methods. The operational complexity and modeling effect are more or less inadequate, so the automatic synthesis of 3D indoor scene has become a challenging problem in the field of scene modeling in recent years. In this paper, the geometric relationship of objects and the position distribution of objects in the scene are analyzed, and on this basis, the automatic synthesis method of 3D indoor scene is realized. The main contributions of this paper are as follows: (1) this paper realizes the algorithms of detecting and extracting the intersection, proximity and support of three kinds of spatial relations between objects in the scene, and at the same time realizes the extraction of the support plane in the scene. The symbiotic relationship of object support is constructed. The geometric analysis of the scene provides a theoretical basis for optimizing the scene composition algorithm. (2) in this paper, the GMM is used to fit the position of the object on the support surface, and the location distribution model is obtained. Firstly, a file is established to store the statistical objects in the normalized position on the support surface. The number of coordinates represents the number of times the objects appear in the scene library. Then the Gao Si hybrid model is used to fit the contents of the file and the location distribution model is obtained. (3) in this paper, an automatic synthesis method of 3D indoor scene is proposed. The initial indoor scene and the description of small objects to be added to the scene are given by the user. With the help of the material library to select small objects, the scene composition algorithm is used to realize the automatic placement of these small objects, which shows the rich evolution process of simple scenes. This method not only reflects the design requirements of users, but also avoids tedious manual operation.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2135405