استفاده از تابع پالس پویا برای مدل‌سازی مفهومی سه‌بعدی بناهای تاریخی

تابع پالس پویا (dpf) (dynamic pulse function) نسخه بهبودیافته ای از pf (pulse function) است. این تابع تصویر نهایی را بر اساس هندسه واقعی و متناسب با عرض و ارتفاع نما تولید می نماید. الگوریتم dpf در زمان نگاشت آن بر روی مدل سه بعدی، از اعوجاج تصویر جلوگیری می کند. با توجه به اینکه هر دو الگوریتم تابع پالس و تابع پالس پویا نوعی از روش های بافت سازی رویه ای محسوب می شوند، در این مقاله هدف ایجاد مدل هایی با سطح جزییات رده 3 (lod3) است. در روش های برگرفته از الگوریتم dpf که با جزئیات lod2 ایجاد می شوند، هندسه پنجره ها و درها در یک فایل شمای xml (extensible markup language) که هیچ اتصالی با مدل سه بعدی برای مثال در فرمت citygml (فرمت تبدیل دادهdata exchange format) ندارد، ذخیره می گردد و بافت تصویری به شکل دوبعدی و با واقع گرایی بالایی بدون مشکل خوابیدگی هندسه های فرورفته یا برآمده، ایجاد می گردد. در این تحقیق، پارامترهای مربوط به dpf با به کارگیری زبان برنامه نویسی ruby در نرم افزار sketchup trimble، به منظور تولید خودکار موقعیت دقیق و عمق پنجره ها و درها با جزئیات lod3 و بر اساس الگوریتم dpf به دست آمده است. مزیت استفاده از این روش، تولید خودکار تعداد انبوهی از هندسی های مشابه و بافت های تصادفی از نمای واقعی ساختمان است. پنجره ها و درها و سایر المان های نما با استفاده از پارامترهای الهام گرفته از dpf همراه با تعریف موجودیت ها و لایه های پنجره ها و عمق دقیق آن ها، به طور خودکار ایجاد می گردند. این الگوریتم می تواند کاربرد بسیاری در مدل سازی بناهای تاریخی داشته باشد که علاوه بر کیفیت بالا و حجم پایین، در آن می توان پایگاه داده مکان محور توصیفی برای همه المان ها ایجاد کرد.

Using Dynamic Pulse Function for Semantic 3D Modeling of Historical Landmarks

The pulse function (PF) is a technique based on procedural preprocessing system to generate a computerized virtual photo of the fa ccedil;ade with in a fixed square size. Dynamic Pulse Function (DPF) is an enhanced version of PF which can create the final photo, proportional to real geometry. This can avoid distortion while projecting the computerized photo on the generated 3D model. The challenging issue that might be handled for having 3D model in LoD3 rather than LOD2, is the final aim that have been achieved in this paper. In this research the parameters of Dynamic Pulse Functions are utilized via Ruby programming language in SketchUp Trimble to generate (exact position and deepness) the windows and doors automatically in LoD3 based on the same concept of DPF. The advantage of this technique is automatic generation of huge number of similar geometries e.g. windows by utilizing parameters of DPF along with defining entities and window layers. In case of converting the SKP file to CityGML via FME software or CityGML plugins the 3D model contains the semantic database about the entities and window layers which can connect the CityGML to MySQL. The concept behind DPF, is to use logical operations to project the texture on the background image which is dynamically proportional to real geometry. The process of projection is based on two vertical and horizontal dynamic pulses starting from upperleft corner of the background wall in down and right directions respectively based on image coordinate system. The logical one/zero on the intersections of two vertical and horizontal dynamic pulses projects/does not project the texture on the background image. It is possible to define priority for each layer. For instance the priority of the door layer can be higher than window layer which means that window texture cannot be projected on the door layer. Orthogonal and rectified perpendicular symmetric photos of the 3D objects that are proportional to the real fa ccedil;ade geometry must be utilized for the generation of the output frame for DPF. The DPF produces very high quality and small data size of output image files in quite smaller dimension compare with the photorealistic texturing method. The disadvantage of DPF is its preprocessing method to generate output image file rather than online processing to generate the texture within the 3D environment such as CityGML. Furthermore the result of DPF can be utilized for 3D model in LOD2 rather than LOD3. In the current work the random textures of the window layers are created based on parameters of DPF within Ruby console of SketchUp Trimble to generate the deeper geometries of the windows and their exact position on the fa ccedil;ade automatically along with random textures to increase Level of Realism (LoR). As the output frame in DPF is proportional to real geometry (height and width of the fa ccedil;ade) it is possible to query the XML database and convert them to units such as meter automatically. In this technique, the perpendicular terrestrial photo from the fa ccedil;ade is rectified by employing projective transformation based on the frame which is in constrain proportion to real geometry. The rectified photos which are not suitable for texturing but necessary for measuring, can be resized in constrain proportion to real geometry before measuring process. Height and width of windows, doors, horizontal and vertical distance between windows from upper left corner of the photo dimensions of doors and windows are parameters that should be measured to run the program as a plugins in SketchUp Trimble. The system can use these parameters and texture file names and file paths to create the fa ccedil;ade semiautomatically. To avoid leaning geometry the textures of windows, doors and etc, should be cropped and rectified from perpendicular photos, so that they can be used in the program to create the whole fa ccedil;ade along with its geometries. Texture enhancement should be done in advance such as removing disturbing objects, exposure setting, leftright updown transformation, and so on. In fact, the quality, small data size, scale and semantic database for each fa ccedil;ade are the prominent advantages of this method.