We present a fully automatic approach for reconstructing compact 3D building models from large-scale airborne point clouds. A major challenge of urban reconstruction from airborne point clouds lies in that the vertical walls are typically missing. Based on the observation that urban buildings typically consist of planar roofs connected with vertical walls to the ground, we propose an approach to infer the vertical walls directly from the data. With the planar segments of both roofs and walls, we hypothesize the faces of the building surface, and the final model is obtained by using an extended hypothesis-and-selection-based polygonal surface reconstruction framework. Specifically, we introduce a new energy term to encourage roof preferences and two additional hard constraints into the optimization step to ensure correct topology and enhance detail recovery. Experiments on various large-scale airborne point clouds have demonstrated that the method is superior to the state-of-the-art methods in terms of reconstruction accuracy and robustness. In addition, we have generated a new dataset with our method consisting of the point clouds and 3D models of 20k real-world buildings. We believe this dataset can stimulate research in urban reconstruction from airborne point clouds and the use of 3D city models in urban applications.


翻译:我们提出了一个完全自动的方法来重建大型空中云层的3D小型建筑模型。从空中云层重建城市的主要挑战在于垂直墙壁通常缺失。基于城市建筑通常由垂直墙到地面的平板屋顶组成这一观察,我们建议从数据中直接推断垂直墙壁的方法。由于屋顶和墙壁的平板部分,我们虚构了建筑表面的面部,最后模型是通过使用一个扩大的假设和选择基础上的多边地面重建框架获得的。具体地说,我们引入一个新的能源术语来鼓励屋顶偏好和两个额外的硬性限制,以优化步骤来确保正确的地形并增强详细的恢复。关于各种大型空中云层的实验表明,这种方法在重建准确性和稳健性方面优于最先进的方法。此外,我们生成了一个新的数据集,我们的方法包括点云和20千个现实世界建筑的3D模型。我们认为,这一数据集可以刺激城市重建从空中云层和使用3D模型进行城市应用。

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