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三维场景重建是计算机视觉、计算机图形学、虚拟现实等领域一个非常活跃的研究主题。一个同时具有几何准确性和照片真实感(photorealism)的三维场景模型在数字文物、数字博物馆、数字考古、地形勘测、虚拟现实、数字城市、城市规划、数字娱乐（游戏、动画、电影）、机器人仿真和古建筑保护等诸多领域有着非常广泛的应用。
本文首先分析现有的三维城市建筑物建模技术，并归纳出这些技术的优点和不足之处，然后提出了一种基于单幅图像的快速三维重建算法。本文的主要工作和创新思想下：
1.提出了草图与图像相结合的重建方法，即根据图像将建筑物可见部分的轮廓绘制出来，从而得到建筑物主体可见部分的拓扑结构。这种方法既避免了基于草图重建时要求模型创建者必须具备相当的建筑学相关知识的苛刻要求，又避免了基于图像重建时拓扑结构提取消耗的大量时间和拓扑结构的不准确性。
2.提出了一种对绘制出来的整体拓扑结构进行拆分的算法。本文模型库中存储的是一些基本的建筑物主体在不同视点下可见部分（立方体，三棱体和圆柱体等）的拓扑结构及其约束信息，为此需要把绘制的整体拓扑结构拆分成一个个的建筑物主体，才能与数据库中的模型进行匹配。这种方法不需要建立非常复杂和庞大的模型库，节省了存储空间，而且可以采用比较简单的模型匹配算法，节省匹配时间。
3.使用了一种对顶点进行加权，依据顶点的权值和边的方向与模型库进行匹配的方法。顶点的权值表示连入此顶点的边的数目，边的方向表示此边与哪个坐标轴比较接近。匹配策略是依据顶点权值的大小匹配连入此顶点的边的方向，权值大的先匹配，权值小的后匹配。
4.建立了一个基本建筑物主体（立方体，三棱体和圆柱体）的模型库。本文主要是对建筑物主体信息的恢复，因此建立的数据库是与之对应的。数据库中存储的是建筑物主体在不同视点下可见部分的拓扑结构的相关信息与一些约束条件（边之间的平行，相等，垂直等信息）。
实验表明，本文采取的是一种简单的、有效的三维重建方法。它只需对图片中的建筑物进行简单轮廓的绘制，得到建筑物主体的拓扑结构，进而拆分并分析拓扑结构。这对于有遮挡的建筑物的重建很有帮助，能够节省对遮挡的处理时间。同时，它跨越了复杂的数学运算，能够节省匹配的时间。