[發明專利]建筑物三維模型語義化方法

有效

• 申請號: 202110327613.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112712592B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 劉俊偉
• 申請（專利權）人: 泰瑞數創科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F16/55;G06F16/56;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/10
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識產權代理有限公司 11822
• 代理人: 楊洋

1.一種基于軟件圖紙的建筑物三維模型語義化方法，其特征在于，

S1已知地理區域坐標系與圖紙庫的建立；

S2建筑功能語義分類；

S3構建文本化語義模型；

S4 建筑屋頂語義識別以及文本化語義模型的驗證；

S5未知建筑類型判別和未知城市數據庫的建立，其中，

步驟S1包括建立已知區域地理坐標系GL，將區域中建筑物或建筑物群給予劃分，形成多個地理子區域坐標系L，在每一個坐標系L下劃分出每一棟建筑物a，并將每一棟建筑物a在相應的軟件圖紙中的幾何中心或預設點在L下的坐標作為該建筑物指針P，從而建立多個地理子區域圖紙庫，多個地理子區域圖紙庫形成GL中的建筑物圖紙總庫K；

步驟S2包括將總庫K中的圖紙分為訓練集以及驗證集，兩者比例為5:1-1:1；

將建筑功能類型進行分類，以建筑功能類型文字圖像作為識別單元，選擇預設的字體大小、格式的文字形成文字圖像p_ij作為建筑分類的識別單元，對于每一個L下的訓練集圖紙中每一棟建筑按照L中的位置順序排列成矩陣M=，其中每一個矩陣元a_ij包括了一棟建筑的每一個建筑構件的幾何中心坐標、建筑構件參數；相應的文字圖像p_ij作為矩陣元的分類矩陣p=，則矩陣M和分類矩陣p之間通過第一機器學習模型公式(1)訓練建立文本圖形化的文本語義對應關系f（M）=p (1)，其中，不存在被分析識別的建筑所在處用零矩陣元表示；

步驟S3包括針對每一個L下的矩陣M的每一個矩陣元構建文本化語義模型，包括如下步驟：

S3-1使用軟件提取軟件圖紙中每一建筑構件，獲得所述每一建筑構件的一個矩形面的四個頂點在L下的坐標，建立矩陣m_ij=，其中b_ij22為建筑構件幾何中心坐標，建筑構件幾何中心的z軸坐標定義為該建筑構件在L下的高度，其他非零矩陣元為四個頂點坐標，且所述矩形面的四個頂點是該建筑構件的一個面積最大、且離L原點距離最近的非樓層樓頂表面的四個頂點，或平行于L坐標系xoy坐標平面的一個面積最大、且離xoy坐標平面距離最近的平面樓層表面或樓頂的下表面；對于具有弧面的建筑構件,所述的四個頂點則是在弧面能夠依次連接而形成矩形的四個點；

S3-2獲取該矩形面的線段b_ij11b_ij31或者b_ij13b_ij33在L坐標系下與GL水平面XOY的夾角α，將α替代矩陣m_ij四個零元素之一，形成該建筑構件的參數矩陣s_ij，則所有參數矩陣構成形矩陣s=；根據該建筑構件的b_ij22形成矩陣b=,矩陣b中每一個元素對應了一個相應位置的一個形矩陣s和/或參數矩陣s_ij的矩陣元；

S3-3建立建筑構件文本語義識別單元，選擇預設的字體大小、格式的文字形成圖片q，作為建筑構件的識別單元，則q=，其中b和q元素一一對應，且都按照每一構件在L坐標系的位置進行排列，其排列規則是:最外的建筑構件是排布在矩陣的第一或最后一行或列的元素，樓頂中心坐標rf是排布在矩陣的第一行左或右端的元素，樓層中心坐標fl是排布在矩陣的末行的左或右端的元素，而內部建筑構件則在矩陣非第一或最后一行或列的元素位置上排布，窗洞，梁洞，門洞的b_ij22則在矩陣b中表示墻或樓頂的矩陣元最鄰近的矩陣元位置表示；

S3-4根據b和q通過第二機器學習模型公式(2)訓練建立文本圖形化的文本語義對應關系g（s）=h（b）=q （2），其中g（）為輸入層，h（）為中間層，q為輸出層；則對于矩陣M中每個矩陣元建立不同樓層的總語義對應關系，則a_ij=，對應的q’=，其中下標i和j為正整數，表示樓層數；

步驟S4包括,

S4-1抽取步驟S3-3中矩陣M的矩陣元中rf和q_rf數據建立與步驟S2中矩陣M中矩陣元對應的屋頂矩陣r=,以及對應的屋頂類型矩陣rs=根據r和rs通過第三機器學習模型公式(3)訓練建立文本化的文本語義對應關系R（r）=rs （3），其中rf為樓頂中心坐標，q_rf為屋頂類型識別單元，即為屋頂類型文字圖片,包括平頂,或圓頂,或尖頂；

S4-2通過第四機器學習模型公式(4)獲得建筑類型as=（p，rs）（4）,其中p為分類矩陣；

S4-3選取總庫K中驗證集圖紙，對模型（1）-（4）進行驗證，獲得最終的模型。