Three-dimensional (3D) building models play an increasingly pivotal role in many real-world applications while obtaining a compact representation of buildings remains an open problem. In this paper, we present a novel framework for reconstructing compact, watertight, polygonal building models from point clouds. Our framework comprises three components: (a) a cell complex is generated via adaptive space partitioning that provides a polyhedral embedding as the candidate set; (b) an implicit field is learned by a deep neural network that facilitates building occupancy estimation; (c) a Markov random field is formulated to extract the outer surface of a building via combinatorial optimization. We evaluate and compare our method with state-of-the-art methods in shape reconstruction, surface approximation, and geometry simplification. Experiments on both synthetic and real-world point clouds have demonstrated that, with our neural-guided strategy, high-quality building models can be obtained with significant advantages in fidelity, compactness, and computational efficiency. Our method shows robustness to noise and insufficient measurements, and it can directly generalize from synthetic scans to real-world measurements. The source code of this work is freely available at https://github.com/chenzhaiyu/points2poly.


翻译:三维(3D)建筑模型在许多现实世界应用中发挥着日益举足轻重的作用,同时获得建筑物的紧凑代表性,这仍然是一个尚未解决的问题。在本文件中,我们提出了一个从点云中重建紧凑、水密、多角建筑模型的新框架。我们的框架包括三个组成部分:(a)通过适应性空间分割产生一个细胞综合体,作为候选集体提供多元嵌入;(b)通过有利于建筑占用估计的深层神经网络学习一个隐含的字段;(c)设计一个Markov随机字段,以通过组合优化提取建筑物的外部表面。我们评估和比较我们的方法与在形状重建、表面近似和地理测量简化方面最先进的方法。在合成和现实世界点云上进行的实验表明,通过我们的神经引导战略,高品质的建筑模型可以获得在忠诚、紧凑和计算效率方面的重大优势。我们的方法显示噪音的稳健性和测量不足,并且能够直接从合成扫描到真实世界的测量结果。我们的工作源代码可以在http://gime2s/comportly 上自由获得。

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