[发明专利]一种模型3D效果图的生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模型3D效果图的生成方法，属于3D效果图生成技术领域。

背景技术

传统的建筑设计中一般使用平面图来表示建筑物的结构，然而，建筑工程图外在表达上的示意性、内部描述上的多样性、以及对局部环境的依赖性给识别和理解带来困难；人工读图依赖于一定的工程经验、领域知识的积累以及读图时的精神状态，如果缺乏足够的建筑专业知识或缺乏足够的专心与精力，则会出现理解上的偏差，所以这种建筑工程图需要一定的专业知识才能被读懂，并不方便非专业人员对于建筑物空间结构的了解；另外，不同建筑部门对于同一建筑工程图集会可能产生多次重复计算，如计算建筑物需要多少钢材和水泥等信息，布置电线和暖气时仍需要计算其用量等；这些重复的计算将会影响其整体效益的提高；而且传统的二维建筑图已经不能满足人们越来越高的视觉要求；随着三维制图软件的不断发展应用，在很多应用中都需要使用建筑物的三维模型来更加直观和方便的表示建筑物的空间结构。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种模型3D效果图的生成方法，能够根据平面图快速生成3D效果图，提高了工作效率。

本发明的模型3D效果图的生成方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，输入扫描的模型平面图纸，并进行图像的预处理，

a.针对来源广泛，格式不一的输入图像首先将其统一转为灰度图；

b.进行二值化处理后转为黑白点阵图；

c.采用图像形态学的方法进行去噪处理，将模型部件之外的对象图像剔除；

d.通过霍夫变换提取平面图的两个主要方向，据此旋转矫正使得图像的两个主方向分别与图像的x、y坐标向平行，旋转矫正步骤有助于后续图像分块，并提高矢量化的效果；

第二步，基于积分投影的区域分块，将预处理后的图像通过平均积分投影函数来提取包含墙体线条的图像区域；当图像的某一列或行像素灰度均值发生变化时，这种变化会在该列或行的平均积分投影值上反应出来；平均积分投影函数如下：

；

；

式中，

I（x，y）表示点（x，y）处的像素灰度值；

M_v(x)表示在区间【y₁，y₂】上的垂直平均积分投影函数；

M_h(y)表示在区间【x₁，y₂】上的水平平均积分投影函数；

第三步，分块图像的稀疏像素点矢量化，经过积分投影步骤后，整个图像被分解为若干个子图像，每个子图像包含数个竖直或者水平的图像单元，经过处理后获取带宽度的线段集合，进一步获得墙体几何等基本模型信息；

第四步，起始中轴点和追踪方向选取，寻找起始中轴点，扫描线在分块二值图像上以预定步长自上而下扫描；

第五步，稀疏点追踪，根据长度方向，确定搜索顺序；如果长度方向是水平的，则追踪顺序为先右后左；如果长度方向是竖直的，则先下后上；

第六步，结点分割，当违反一个或多个继续追踪条件时，稀疏点追踪程序暂停，启用结点分割程序；结点分割包括以下三步迭代：

a.退回上一个中轴点；

b.调整追踪步长为当前步长的一半；

c.在新的位置处检测继续条件；

如果检测失败，则将步长减半后再执行一次迭代；但若在新位置处的点，所有条件都满足，那么自该点起恢复原始追踪步长，并执行追踪程序；重复迭代，直至追踪步的长度变为0，结点分割程序终止，最后找到的满足所有条件的点为新的中轴点；通过这种处理，程序能够较准确地将十字交叉区域，以交叉点为界分为三条直线段，也能十分精准地将拐角处的折线分为两段；

第七步，线段整合，输入待处理的各条线段，包含起始、终止坐标位置及线宽信息的数据结构；用终止坐标减去起始坐标得到每条线段的向量表示，运用向量求夹角公式，分别求出每两个向量的夹角，若两个向量夹角接近于0，则认为对应的两条线段的中心轴几乎平行；之后判断这两条平行线段的近邻点距离，如果不大于一个给定线宽，则合并两条直线，将由结点分割程序割裂的十字交叉线段整合为一条完整线；

第八步，墙体与附属物识别，在每个分块子图像中，获取若干带宽度的直线段，通过分析这些矢量内容，进一步识别出墙体和门窗等附属物信息；

第九步，三维构建，