Метод 3D-реконструкции в гражданском строительстве — процесс и детали

Метод 3D реконструкции в гражданском строительстве включает в себя процедуру разработки трехмерных моделей из трех номеров двухмерных ортографических видов.

Метод 3D реконструкции в технологии строительства зданий имеет как определенные преимущества, так и ограничения при применении. Данная технология строительства зданий в аспекте применения является уникальной по своей природе.

Этот метод использует знания и их комбинацию, которые основаны только на интерпретации чертежа. Это делается таким образом, чтобы распознавание и реконструкция инженерных компонентов были возможны на основе описания, данного в упрощенной форме на соответствующих инженерных чертежах.

Техника 3D-реконструкции в гражданском строительстве

Техника 3D-реконструкции в строительстве

Использование двухмерных чертежей для описания трехмерных строительных компонентов является обычной практикой, в основном в строительной отрасли. Это все еще практика использования двухмерных чертежей, несмотря на то, что существуют программные пакеты CAD, которые позволяют пользователю рисовать трехмерные компоненты. Трехмерный компонент легко понять, нарисовав соответствующий двухмерный чертеж или чертеж сечения в некоторых ситуациях.

Как уже упоминалось выше, представление о 3D-компонентах можно получить по двумерным ортографическим видам. Это можно наглядно объяснить с помощью примера:

Пример 1:

Сметчик должен мысленно реконструировать 3D-модели, чтобы не упустить ни одной значимой величины и провести обследование. Это позволит ему измерить все необходимые объемы, не упустив ни одного элемента работы. Измерение этих объемов — очень утомительный процесс, который чреват ошибками.

Таким образом, разработка компьютерной программы для измерения величин должна обладать способностью автоматически реконструировать 2D ортографические виды в соответствующие 3D модели и затем проводить измерения.

История техники 3D-реконструкции

Исследования по 3D-реконструкции практически начались в 1970-х годах. После этого проводились постоянные исследования, чтобы найти правильное решение. Среди многих алгоритмов, которые были разработаны, большинство из них могли только преобразовывать двухмерное изображение в трехмерные плоские объекты.

Реконструкция трехмерных элементов кривых и неправильных форм была очень сложной для создания по двумерным ортографическим изображениям.

Разработка алгоритма 3D-реконструкции

Поскольку аспекты разработки алгоритма зависят от рассматриваемых аспектов, существуют определенные основные задачи, которые необходимо решить для создания 3D модели из соответствующих 2D ортографических видов:

Шаг 1: Начальная процедура заключается в преобразовании двумерных точек в соответствующие трехмерные вершины.

Шаг 2: Вторая процедура заключается в создании ребер трехмерного элемента из трехмерных вершин, которые были созданы на этапе 1.

Шаг 3: Следующим шагом после получения 3D вершин и 3D ребер является разработка граней и их построение. Они создаются на основе 3D граней.

Шаг 4: Из разработанных и построенных 3D граней формируется 3D многогранник.

На этапе 3 могут быть созданы несуществующие или ложные вершины, ребра и грани. Поэтому выявление таких ложных элементов и их удаление, чтобы конечная 3D модель была достоверной, является одной из сложных задач при разработке алгоритма 3D реконструкции.

Другая сложность, с которой приходится сталкиваться при разработке алгоритма 3D реконструкции, связана с особенностями инженерных или строительных чертежей. На строительных чертежах присутствует множество компонентов, включая стальные арматурные стержни, которые очень трудно изобразить в истинных размерах на 2D рисунке. Поэтому в двухмерных чертежах проектировщики используют упрощенные фигуры, чтобы их можно было легко представить. Это можно наглядно объяснить с помощью следующего примера.

Пример 2:

Для арматурных стержней, снабженных текстом с указанием номера и размера соответствующего стержня, используется однолинейное изображение. Эти упрощения очень трудно реконструировать в 3D модель из их 2D ортографических представлений.

Исследование, проведенное Longguet-Higgins в 1981 году, показало, что если два изображения определенной сцены содержат 8 точек, расположенных в обеих проекциях, то соответствующая структура может быть вычислена из этих 8 наборов соответствующих координат изображения.

Это одно из исследований, которое положило начало 3D-реконструкции. 3D-реконструкция в строительной отрасли — это очень новая тема, которая находится на пути к завоеванию популярности.

Процесс 3D-реконструкции

Приведенная ниже блок-схема показывает процесс 3D-реконструкции в общем виде.

Общий процесс 3D-реконструкции

Блок-схема, показывающая общий процесс 3D-реконструкции

Процесс 1: Получение изображения

Все этапы, кроме первого, используются или упоминаются только в случае применения процесса 3D-реконструкции. Начальный этап также можно назвать входным этапом.

На этом этапе происходит захват изображений с помощью камер. Камера может быть как калиброванной, так и некалиброванной в зависимости от задач. В большинстве исследований и конкретных примеров используются калиброванные камеры.

Процесс 2: Извлечение признаков и Установление соответствий

Распознавание особенностей включает в себя определение ключевых точек на конкретном изображении. Извлечение выполняется определенными алгоритмами, называемыми детектор признаков. Они оцениваются на основе их повторяемости и информативности.

Здесь повторяемость означает способность детектора особенностей определять одну и ту же точку на разных изображениях.

Информативность означает способность детектора четко определять точки. Хорошо работающий детектор признаков должен иметь более высокие уровни как повторяемости, так и информативности.

Пример 3:

Одним из таких детекторов является алгоритм обнаружения углов Моравека, который помогает мобильному роботу срезать углы внутри и снаружи помещений.

После получения соответствий характеристик, эпиполярная геометрия используется для нахождения точек в 3D и вычисления 3D структуры.

Заключение -3D техника реконструкции

Метод 3D реконструкции является примером того, как надежные алгоритмы, основанные на компьютерном зрении, используются для решения реальных задач. Методы 3D реконструкции находят все большее применение в анализе количества, а также в анализе катастроф гражданских сооружений.

FIT3D и Autodesk 123D Catch являются потенциально полезными наборами инструментов для 3D реконструкции. Исследователи получили лучшие результаты от AUTODESK 123D по сравнению с FIT3D.

Autodesk 123D имеет возможность самокалибровки. Эта программа также имеет удобные инструменты для редактирования или просмотра 3D модели. 3D-реконструкция облегчает задачу, поскольку для ее выполнения требуется ноутбук или компьютер, программное обеспечение для разработки модели и цифровая камера.

Ниже перечислены требования, которые должны быть выполнены для того, чтобы выполнить задачу реконструкции наилучшим образом:

  • Выберите правильную методологию
  • Спланируйте места, которые необходимо сфотографировать до наложения изображений.
  • Если какое-либо препятствие закрывает существенную особенность структуры, необходимо установить опорный объект.
Читайте далее:
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Центрсельстрой