本申請涉及計算機圖形學，尤其涉及一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建方法及裝置。

背景技術：

1、從cad草圖自動重建三維cad模型一直是計算機視覺、計算機圖形學和工程設計中的一個具有挑戰性的問題。這項任務在工程、制造和建筑等行業至關重要，因為它極大地提高了設計工作流程的自動化程度。

2、與普通照片不同，cad草圖只包含輪廓和幾何特征，缺乏材料和紋理。解讀這些草圖需要深入理解工程原理。為了克服這些挑戰，傳統的三維cad模型重建方法通常遵循一個基于規則的多階段過程，其中三維頂點、邊、面和塊是基于前一步的結果逐步構建的。該框架的關鍵優勢在于其能夠生成所有可能的解決方案，這些解決方案與輸入視圖精確匹配。然而，由于這些方法使用精確的矢量cad草圖而不是光柵cad草圖，極易由于制圖時微小的誤差出錯。

3、最近，有幾種方法利用端到端的神經網絡從包含三視圖的cad草圖中重建三維cad模型。這些方法依賴于定義一種特定領域語言：dsl，一種專門為描述cad操作和幾何形狀而設計的語言，在以它們所定義的dsl表示的3d?cad模型上取得了令人矚目的重建結果。然而，盡管這種方法由于使用了dsl而帶來了許多好處，但其泛化能力卻受到了dsl本身的限制。

技術實現思路

1、本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

2、為此，本申請的第一個目的在于提出一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建方法，實現了從cad草圖到3d?cad模型的稀疏視圖重建。

3、本申請的第二個目的在于提出一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建裝置。

4、為達上述目的，本申請第一方面實施例提出了一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建方法，包括：

5、對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖；

6、對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，并對與掩碼圖像相對應的草圖內部區域進行著色，得到上色的參考草圖；

7、以三視圖相對位置關系為先驗進行相機位姿定位，計算相機參數，實現在三維空間中定位三視圖草圖；

8、通過相機參數和掩碼圖像構建視覺外殼，通過視覺外殼初始化3d高斯；

9、對3d高斯進行優化，在優化過程中，將3d高斯渲染成2d草圖，并將其與上色的參考草圖計算損失，并通過梯度反傳優化3d高斯；

10、將重建的3d高斯曲面進行可視化展示，呈現3d?cad模型。

11、可選地，在本申請的一個實施例中，三視圖草圖包括左視圖、主視圖和底視圖。

12、可選地，在本申請的一個實施例中，對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖，包括：

13、通過噪聲濾波器對草圖進行噪聲濾波；

14、使用canny邊緣檢測器和霍夫變換檢測草圖中的線條，去除草圖中的虛線，保留草圖中的實線。

15、可選地，在本申請的一個實施例中，對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，包括：

16、使用邊緣檢測的輪廓檢測方法提取過濾后的草圖的最外層輪廓；

17、創建二值掩碼，將所有像素值初始化為零；

18、將識別出的最外層輪廓繪制到二值掩碼上，填充二值掩碼，在填充時將輪廓內的區域設置為1，得到掩碼圖像。

19、為達上述目的，本發明第二方面實施例提出了一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建裝置，包括：

20、草圖過濾模塊，用于對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖；

21、草圖轉換模塊，用于對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，并對與掩碼圖像相對應的草圖內部區域進行著色，得到上色的參考草圖；

22、相機位姿定位模塊，用于以三視圖相對位置關系為先驗進行相機位姿定位，計算相機參數，實現在三維空間中定位三視圖草圖；

23、稀疏視角重建模塊，用于通過相機參數和掩碼圖像構建視覺外殼，通過視覺外殼初始化3d高斯；

24、稀疏視角重建模塊，還用于對3d高斯進行優化，在優化過程中，將3d高斯渲染成2d草圖，并將其與上色的參考草圖計算損失，并通過梯度反傳優化3d高斯；

25、稀疏視角重建模塊，還用于將重建的3d高斯曲面進行可視化展示，呈現3d?cad模型。

26、可選地，在本申請的一個實施例中，三視圖草圖包括左視圖、主視圖和底視圖。

27、可選地，在本申請的一個實施例中，對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖，包括：

28、通過噪聲濾波器對草圖進行噪聲濾波；

29、使用canny邊緣檢測器和霍夫變換檢測草圖中的線條，去除草圖中的虛線，保留草圖中的實線。

30、可選地，在本申請的一個實施例中，對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，包括：

31、使用邊緣檢測的輪廓檢測方法提取過濾后的草圖的最外層輪廓；

32、創建二值掩碼，將所有像素值初始化為零；

33、將識別出的最外層輪廓繪制到二值掩碼上，填充二值掩碼，在填充時將輪廓內的區域設置為1，得到掩碼圖像。

34、本申請實施例的基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建方法，引入了高斯cad，本實施例首先過濾噪聲并去除虛線，以保留草圖可見的邊緣；然后提取精確的掩碼以區分前景和背景，并對草圖進行著色以增強重建3d模型的真實感；為了確保輸入視圖在3d坐標系中準確對齊，手動計算正視圖的相機位姿；最后，使用高斯物體方法，從對齊的三視圖中實現高質量的重建。本實施例對輸入的變化(包括有噪聲或不完整的數據)具有魯棒性；本實施例實現了稀疏視圖重建，具有通用性，能夠廣泛的應用；本實施例在無需地面真實3d模型的自監督學習框架內運行，利用3d高斯潑濺(3dgs)來方便地可視化和編輯重建模型。

35、本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術特征：

1.一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建方法，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述三視圖草圖包括左視圖、主視圖和底視圖。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖，包括：

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，包括：

5.一種基于高斯潑濺的電網設備cad圖紙三維重建裝置，其特征在于，包括：

6.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述三視圖草圖包括左視圖、主視圖和底視圖。

7.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖，包括：

8.如權利要求5所述的裝置，其特征在于，對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，包括：

技術總結
本申請提出了一種基于高斯潑濺的電網設備CAD圖紙三維重建方法，包括：對三視圖草圖進行噪聲過濾與虛線去除，得到過濾后的草圖；對過濾后的草圖進行掩碼提取，得到掩碼圖像，并對與掩碼圖像相對應的草圖內部區域進行著色，得到上色的參考草圖；以三視圖相對位置關系為先驗進行相機位姿定位，計算相機參數，實現在三維空間中定位三視圖草圖；通過相機參數和掩碼圖像構建視覺外殼，通過視覺外殼初始化3D高斯；對3D高斯進行優化，在優化過程中，將3D高斯渲染成2D草圖，并將其與上色的參考草圖計算損失，并通過梯度反傳優化3D高斯；將重建的3D高斯曲面進行可視化展示，呈現3D?CAD模型。采用上述方案的本發明實現了從CAD草圖到3D?CAD模型的稀疏視圖重建。

技術研發人員：周正,于博,尹建芹,胡莉娜,楊子健,董亮,徐寧,汪紫薇,劉小麗,黨永浩
受保護的技術使用者：國網湖北省電力有限公司信息通信公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24