【摘要】：在計算機圖形學(xué)、計算機視覺等研究領(lǐng)域中,對各種三維場景的建模一直是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點,也是極具價值的研究課題。隨著計算機仿真和虛擬現(xiàn)實等科學(xué)技術(shù)的持續(xù)快速發(fā)展,室內(nèi)場景的三維建模應(yīng)用范圍也更加廣泛,能夠應(yīng)用于火災(zāi)救援、人質(zhì)營救、密室逃脫和考古挖掘等活動中,因此,室內(nèi)場景建模具有重大的研究意義。目前,物體或場景的建模方法大體分為三種：利用三維軟件建模、通過儀器和設(shè)備采集信息建模、通過圖像或視頻建模,通過這些方法建模在時間成本、操作繁雜度和建模效果等方面或多或少存在不足,因此,對于三維室內(nèi)場景的自動合成成為近幾年來場景建模相關(guān)領(lǐng)域中的一個極具挑戰(zhàn)性的問題。本文分析了場景中物體的幾何關(guān)系和物體擺放的位置分布,并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了3D室內(nèi)場景的自動合成方法。論文的主要貢獻如下：(1)本文實現(xiàn)了檢測與提取場景中物體之間的相交、接近、支撐三種空間關(guān)系的算法,同時實現(xiàn)了對場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。對場景的幾何分析為優(yōu)化場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。首先建立一個文件,將統(tǒng)計得到的物件在支撐面上的歸一化位置存放其中,坐標(biāo)個數(shù)代表了物件在場景庫中出現(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)場景的自動合成方法,由用戶給定的初始室內(nèi)場景和要添加到場景中的小物件描述,借助素材庫選擇小物件,利用場景合成算法實現(xiàn)這些小物件的自動擺放,展示了簡單場景不斷豐富的演化過程。該方法即體現(xiàn)了用戶的設(shè)計需求,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2135405