[發明專利]一種用于三維城市模型的細節層次轉換方法和系統

在審

• 申請號: 201611243614.8
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN108257212A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 鄧逸川;鄭展鵬
• 申請（專利權）人: 香港科技大學深圳研究院;香港科技大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F17/30
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發明提供了一種用于三維城市模型的細節層次轉換方法：對輸入的CityGML文件進行解析處理，提取其中包含的幾何數據和語義信息，生成建筑構件，輸出LoD4層次模型；去除LoD4層次模型中的室內建筑構件，利用殼提取算法提取建筑物外殼，將LoD4層次模型的幾何特征轉換為LoD3層次的幾何特征，輸出LoD3層次模型；去除LoD3層次模型中的開口特征和外部建筑裝飾構件，將LoD3層次模型的幾何特征轉換為LoD2層次的幾何特征，輸出LoD2層次模型；去除LoD2層次模型中的屋頂結構，將LoD2層次模型的幾何特征轉換為LoD1層次的幾何特征，輸出LoD1層次模型。本發明明確了不同細節層次的建筑構件，建立了不同細節層次間的轉換機制，可以快速實現具有內部特征的3D建筑模型在不同細節層次間的迅速轉換。

技術領域

本發明涉及及地理空間信息系統技術領域，尤其涉及一種用于三維城市模型的不同細節層次間的轉換方法和系統。

背景技術

3D地理信息系統(GIS)模型越來越多地用于城市層面的規劃和分析。通常需要定義不同細節層次(LoD)的3D GIS城市模型，以便更有效地瀏覽和處理大型模型。當在多LoD圖形用戶界面中遍歷3D城市模型時，對象的距離會改變，因此需要相應地修改對象的LoD表示。因此，需要在3D GIS城市模型的LoD之間進行自動和快速的轉換。

在目前可用的所有常見的3D GIS標準中，城市地理標記語言(CityGML)具有關于LoD的最復雜的定義。CityGML是由開放地理空間聯盟(OGC)在2008年推出的3D城市對象的通用建模語言。CityGML根據地形對象信息、語義信息和外觀屬性來定義城市對象，例如，建筑物和基礎設施。除了CityGML中的預定義信息，用戶可以在CityGML模式中創建應用程序域擴展(ADE)，以根據特定需要存儲信息。在CityGML中定義了五種不同的LoD，用于高效的可視化和數據分析。CityGML的高度集成和可擴展的模式使其成為用于各種應用的3D GIS城市模型的趨勢。

為了支持可視化中的快速渲染并滿足不同的應用需求，必須實現不同LoD之間的轉換。當前一般的變換方法(例如，頂點聚類和邊緣折疊)，由于其數據源的限制，且沒有考慮具有內部特征(例如，房間或家具)的3D建筑模型，因此不適用于其中內部特征被建模的CityGML模型，不能處理具有大量表面的復雜3D模型。因此，目前并沒有用于CityGML中LoD之間的完全轉換的詳細轉換方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于三維城市模型的細節層次轉換方法和系統以明確了不同細節層次的建筑構件，建立了不同細節層次間的轉換機制，可以快速實現具有內部特征的3D建筑模型在不同細節層次間的迅速轉換。

一方面，本發明實施例提供一種用于三維城市模型的細節層次轉換方法，包括以下步驟：

對輸入的CityGML文件進行解析處理，提取其中包含的幾何數據和語義信息，生成建筑構件，輸出LoD4層次模型，所述建筑構件為一組具有相應語義信息的平面；

根據LoD3層次的語義特征，去除所述LoD4層次模型中的室內建筑構件，利用殼提取算法提取建筑物外殼，將所述LoD4層次模型的幾何特征轉換為所述LoD3層次的幾何特征，輸出LoD3層次模型；

根據LoD2層次的語義特征，去除所述LoD3層次模型中的開口特征和外部建筑裝飾構件，將所述LoD3層次模型的幾何特征轉換為所述LoD2層次的幾何特征，輸出LoD2層次模型；以及

根據LoD1層次的語義特征，去除所述LoD2層次模型中的屋頂結構，將所述LoD2層次模型的幾何特征轉換為所述LoD1層次的幾何特征，輸出LoD1層次模型。

優選地，對輸入的CityGML文件進行解析處理，提取其中包含的幾何數據和語義信息，生成建筑構件的所述步驟包括：

定位需要解析的建筑；