建筑物三维模型构建与室内漫游技术文献综述

 2022-03-21 20:56:45

三维建筑物室内建模与漫游综述

摘 要 随着激光点云等技术的发展和应用,室内三维模型的建立方法变得更加多样和成熟。三维建筑物室内建模技术在地理信息可视化中始终有着不可或缺的作用。而室内三维模型在地图领域具有直观、准确、方便以及信息丰富等优点。建筑物三维建模用于室内漫游与位置服务逐渐成为研究热点。本文主要对三维建筑室内建模的背景和研究意义简要分析,总结介绍近年来室内三维建模领域的主要建模方法以及与漫游结合的应用前景,对基于三维建模和虚拟现实技术下的室内漫游提出展望。

关键词 三维建模;室内导航;激光点云;虚拟现实

1 引言

在经济高速发展的推动下,人们的物质文化需求也越来越丰富,导致现代建筑物的规模也越来越宏大,建筑物内部的构造也更加错综复杂。因此,导航技术的需求也不再只存在于室外的城市道路之间,室内导航定位服务逐渐占据市场。随着建筑物的室内三维建模技术的出现使得现代导航比起传统的导航技术有了更鲜明的优势。其中三维模型构成的地图包含了更加丰富、准确又直观的信息,在导航领域开拓了新的途径,也给地图使用者带来了更简易的操作和更真实的体验。目前用于室内三维建模的方法通常都是对点云数据进行处理得到三维模型,不过点云的获取和处理方法各有不同,包括:融合Kinect点云与光学影像数据的建模方法[1]、基于多传感器的室内三维建模、基于LiDAR点云的三维建模、基于Cityengine平台的CGA 规则三维建模方法等。这些方法使用的平台不同各有千秋,建立的模型也各有优劣。

2 研究背景及意义

2.1 研究背景

传统的纸质地图在人类地图史上占有举足轻重的地位,在现代技术未曾介入地图学之前纸质地图始终是人们出行的必备品。但是随着卫星定位系统和互联网的不断更新换代,现代地图以其动态性、交互性以及探索性等特点逐渐占据市场主流。现代数字地图与传提供纸质地图相比优点显著:数字地图存储与显示是分开的,且相比与传统纸质地图来说其信息存储量更大、传输更快捷、易于信息更新等[2]。而随着经济的不断发展,室内建筑物的结构越发复杂,室内定位导航需求应运而生。另一方面,三维建模技术的兴起使得室内导航又有了新的方向,它使得数字地图不再局限于二维平面。通过点云等技术建立三维模型,并以其为基础数据用于导航技术,从而生成的三维地图更加直观、信息更加丰富,增添了地图的可读性。

2.2 研究意义

现代地图学的不断发展和改进,不仅在技术领域是一场改革,更是为了更好的服务使用者。近年来我国城市化进程不断推进,大型建筑物林立,尤其是对于大型商场、高级酒店等综合性建筑群,室内面积巨大,结构复杂,这无疑带给人们更大的认识负担。因此位置服务从室外转移到室内以及室内外导航技术的共同解决方案有着很大的市场空间[3]。而二维的平面示意图逐渐无法满足人们的日常需求,室内三维地图却能清晰直观地为使用者解决交错复杂的室内路径问题,例如:在综合型商场中找到目标商店、在机场中找到登机口或者进行火灾震灾紧急疏散等情况。另一方面,三维地图比二维地图能表现更丰富的现实信息:相比于二维平面地图通过点、线、面的方式来描述几何体,三维立体地图具备更强的信息承载能力,例如高程、纹理等。这种生活中常见的三维物体表达形式更加符合“地图认知论”,其直观、形象、易于解读的优点令使用者在利用三维地图导航时更加清楚明了,体验感更真实。

3 国内外研究现状

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