城市園林景觀空間格局三維數字化重建系統設計

劉婷婷

摘? 要： 以往三維數字化重建系統因未采取特征匹配算法提取城市園林景觀圖像中空間格局特征，導致重建精度較低。為此，設計城市園林景觀空間格局三維數字化重建系統，通過ZED雙目立體相機采集城市園林景觀的二維圖像，所采集二維圖像通過視差圖修復和細化環節等預處理后，利用SIFT相關特征匹配算法提取預處理后圖像的空間格局特征，通過三維點云的紋理映射功能將圖像的空間格局特征映射至三維點云模型中，并將數字影像色彩屬性信息通過OpenGL圖像庫添加至三維點云模型中，實現城市園林景觀空間格局三維數字化重建。實驗結果表明，該系統可有效重建逼真、色彩鮮明的三維數字化城市園林景觀空間格局，建模誤差均在1%以內，建模精度較高，滿足三維數字化重建要求。

關鍵詞： 三維數字化重建; 空間格局; 城市園林景觀; 系統設計; 特征提取; 三維點云模型

中圖分類號： TN911?34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）08?0151?03

Design of 3D digital reconstruction system for spatial pattern of urban

landscape architecture

LIU Tingting

（Guangdong University of Technology， Guangdong 510090， China）

Abstract： The previous 3D digital reconstruction system does not adopt feature matching algorithm to extract the spatial pattern features in the images of urban landscape architecture， resulting in the low reconstruction accuracy. The 3D digital reconstruction system for spatial pattern of urban landscape architecture is designed， from which the two?dimensional images of urban landscape architecture are collected by the ZED binocular stereo camera. After the collected two?dimensional images are parallax map repaired， refined line and other preprocessed， the spatial pattern features of the preprocessed images are extracted by means of the SIFT relevant feature matching algorithm， which are mapped to the 3D point cloud model through the texture mapping function of the 3D point cloud， and the color attribute information of digital images are added to the 3D point cloud model through OpenGL image library， so as to realize the 3D digital reconstruction for spatial pattern of urban landscape architecture. The experimental results show that the system can effectively reconstruct the with realistic and vivid color spatial pattern of 3D digital urban landscape architecture， the modeling errors are all within 1%， and the modeling accuracy is high to meet the requirements of 3D digital reconstruction.

Keywords： 3D digital reconstruction; spatial pattern; urban landscape architecture; system design; feature extraction; 3D point cloud model

0? 引? 言

隨著科技不斷發展，人們已不滿足于城市園林景觀空間格局設計與建設的二維化，數字化已走入城市園林景觀空間格局建設中[1]。三維數字化重建技術可以獲取城市園林景觀空間格局的三維立體效果圖，增加園林設計科學性以及時效性。

三維數字化重建是計算機視覺領域中重要的研究課題，指將兩幅或多幅二維圖像轉換成三維可見立體幾何形狀[2]，恢復物體的空間坐標及色彩信息。

通過圖2三維數字化重建結果可以看出，采用本文系統可有效重建城市園林景觀空間格局，且重建后的三維數字化圖像外觀逼真，能有效呈現該區域城市園林景觀空間格局。

為檢測采用本文系統重建精度，在該區域城市園林景觀空間格局中選取10個坐標點與真實坐標對比，檢測本文系統重建精度，并將本文系統與雷達重建系統和大場景重建系統對比，對比結果如表1所示。

通過表1實驗結果可知，采用本文系統重建城市園林景觀空間格局誤差均在1%以內;而雷達重建系統和大場景重建系統重建城市園林景觀空間格局誤差均在1%以上。可知采用本文系統重建城市園林景觀空間格局精度明顯高于雷達重建系統和大場景重建系統，驗證了本文系統的三維數字化重建精度，說明本文系統可滿足城市園林景觀空間格局三維數字化重建的高精度要求。

3? 結? 論

本文設計的城市園林景觀空間格局三維數字化重建系統使城市園林景觀空間格局建設步入智能化。該系統選取雙目立體相機采集城市園林景觀空間格局圖像信息，選取SIFT相關特征匹配算法提取城市園林景觀圖像的空間格局特征。該算法可在旋轉圖像角度以及縮放圖像時仍準確提取空間格局特征，提升三維數字化重建精度。實驗結果表明，該系統不僅可應用于城市園林景觀空間格局三維數字化重建中，還可應用于建筑、交通等領域的三維數字化重建中，具有廣闊的應用價值。

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