以真實影像自動化敷貼三維建物模型表面之研究

Automated Texture Mapping on 3D Building Model Using Photogrammetric Images

王聖鐸(Sendo Wang) ； 曾義星(Yi-Hsing Tseng) ； 傅秉綱(Ping-Kang Fu)

《航測及遙測學刊》 13卷2期 (2008/06) Pp. 75-84

https://doi.org/10.6574/JPRS.2008.13(2).1

摘要

以三維建物模型取代傳統二維圖籍表達建物的空間資訊，可完整且直覺地呈現建物的外貌，其呈現方式由僅具建物主體概念的抽象模式，可依不同的需求增加如：陽台、窗台、遮陽罩等細節模型，並於模型各表面敷貼虛擬材質影像，甚至進一步敷貼實地拍攝之像片，成為擬真式的複雜模型。在模型表面敷貼真實拍攝的影像能予人如臨現場之真實感，然而傳統的整面敷貼方式需要大量人工量測角點並建立對應關係，以致模型製作成本高昂。本研究採用浮測模型法重建三維建物之幾何模型，藉由分析建物模型、拍攝像片、及材質影像之間的幾何關係，逐像元建立材質影像至航測或近景像片之對應關係，並考慮拍攝距離、拍攝角度、像片品質等成像因素設計一組像片選取指標，以程式自動化選出最適合的來源影像，藉由投影與重新取樣製成最合理的材質影像，最後以虛擬實境語言(Virtual Reality Modeling Language, VRML)展現三維建物之擬真模型。為驗證其可行性，本研究依據所提方法撰寫一套電腦程式，並選定成大校園中的兩棟建物為測試對象，實地環繞建物拍攝一系列像片。所使用之數位單眼像機(DSLR)已預作率定，故像片內方位及透鏡畸變差可據以改正，像片之外方位則是以模型框線為控制線加以求定。故程式可自動選取最適來源影像，逐像元製作材質影像，最後敷貼至三維建物模型表面，以虛擬實境語言展現成果。兩棟測試模型之敷貼成果都獲得令人滿意的視覺效果，證實本文所提自動化方法之可行。

關鍵字

三維建物模型 ； 材質敷貼 ； 透視投影轉換 ； 近景攝影測量 ； 虛擬實境

並列摘要

Photo-realistic texture mapping of 3D object is one of the major subjects in the study of landscape or city modeling. This paper presents an automated method to map realistic texture onto the facades of 3D building models from multiple overlapped images. This method works on condition that the geometric representation of buildings and the image orientation are known. Images used for texture mapping are mainly obtained from close-range photogrammetry. Rigorous mapping function is developed and implemented with the consideration of selecting the most appropriate images to obtain the best mapping texture. Two examples of building structures are demonstrated. The results will be expressed in Virtual Reality Modeling Language (VRML) so that they can be shown with VRML-compatible visualization software.

並列關鍵字

3D Building Model ； Texture Mapping ； Perspective Transform ； Close-range Photogrammetry ； Virtual Reality