[發(fā)明專利]一種建筑物三維模型語義化的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111115081.6
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113569331B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉俊偉;彭貴堂;王金蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 泰瑞數(shù)創(chuàng)科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11822
• 代理人: 曲芳兵

1.一種建筑物三維模型語義化的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對每個建筑物三維模型進(jìn)行預(yù)處理，包括模型坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理，以及模型比例尺標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理；

S2、針對每個三維模型，分別計算得到三維模型的幾何特征量，用來對三維模型各組成面的幾何特征進(jìn)行描述；

S3、基于所述三維模型的幾何特征量，將三維模型各組成面自動識別為相應(yīng)的建筑物主要結(jié)構(gòu)組件，包括墻面、地板、屋頂，并生成對不同結(jié)構(gòu)組件的語義描述信息；

S4、對于各個所述建筑物主要結(jié)構(gòu)組件，分別生成對應(yīng)的附加語義描述信息，包括朝向、高度，同時還生成對整個建筑物外觀的語義描述信息，包括建筑物占地面積；

S5、將各個建筑物主要結(jié)構(gòu)組件和與其對應(yīng)的語義描述信息、附加語義描述信息，及整個建筑物的語義描述信息一起作為節(jié)點(diǎn)，將不同的建筑物之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系作為邊，構(gòu)造建筑物三維模型群的完整語義網(wǎng)；

S6、對所述建筑物三維模型群的完整語義網(wǎng)進(jìn)行分析，進(jìn)而得到對建筑物三維模型群的語義描述信息，包括對建筑物群的建筑物數(shù)量的語義描述、對建筑物群的占地面積的語義描述、對建筑物群內(nèi)建筑物之間聯(lián)通關(guān)系的語義描述；

S2中針對每個三維模型，分別計算得到三維模型的幾何特征量，具體包括在三維模型上提取出組成三維模型外觀的每個幾何圖形面，以順時針的方向依次提取出各個幾何圖形面上的頂點(diǎn)，并獲取其在坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，還計算每個幾何圖形面在坐標(biāo)系內(nèi)的單位法向量，每個幾何圖形面的特征量由幾何圖形面的頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以及幾何圖形面的單位法向量數(shù)據(jù)組成，全部的幾何圖形面的特征量組成三維模型的幾何特征量；

S3中基于三維模型的幾何特征量，將三維模型各組成面自動識別為相應(yīng)的建筑物主要結(jié)構(gòu)組件，具體包括如下步驟：

S31、在上述的三維模型的坐標(biāo)系中，將X坐標(biāo)軸與Y坐標(biāo)軸決定的平面指定為標(biāo)準(zhǔn)平面，并計算該標(biāo)準(zhǔn)平面上的單位法向量數(shù)據(jù)；

S32、根據(jù)三維模型的幾何特征量，分別計算組成三維模型外觀的各個幾何圖形面的單位法向量與上述標(biāo)準(zhǔn)平面的單位法向量的夾角余弦值，進(jìn)而得到組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標(biāo)準(zhǔn)平面之間的夾角數(shù)值，具體的計算過程通過如下公式進(jìn)行描述：

θ＝{arccosω₁,arccosω₂,...,arccosω_n}

其中，(q_ix,q_iy,q_iz),i∈[1,n]為幾何圖形面的單位法向量，n為組成三維模型外觀的幾何圖形面的個數(shù)，(p_x,p_y,p_z)^T為標(biāo)準(zhǔn)平面上的單位法向量，(ω₁,ω₂,...,ω_n)^T為各個幾何圖形面的單位法向量與標(biāo)準(zhǔn)平面的單位法向量的夾角余弦值，θ為各個幾何圖形面與標(biāo)準(zhǔn)平面之間的夾角數(shù)值；

S33、基于所述組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標(biāo)準(zhǔn)平面之間的夾角數(shù)值，將各個幾何圖形面識別為相應(yīng)的建筑物主要結(jié)構(gòu)組件；

S33中基于組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標(biāo)準(zhǔn)平面之間的夾角數(shù)值，將各個幾何圖形面識別為相應(yīng)的建筑物主要結(jié)構(gòu)組件，具體包括如下的步驟：

S331、對組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標(biāo)準(zhǔn)平面之間的夾角數(shù)值進(jìn)行聚類處理，從而基于對所述夾角數(shù)值的聚類結(jié)果，也將組成三維模型外觀的各個幾何圖形面劃分到不同的類別中；

S332、根據(jù)組成三維模型外觀的各個幾何圖形面被劃分到的不同類別，將所述幾何圖形面初步識別為建筑物主要結(jié)構(gòu)組件，所述類別分別包括墻面類別，地板類別，屋頂類別；

S333、對于所述墻面類別中包含的各個幾何圖形面，分別獲取不同幾何圖形面所對應(yīng)的紋理貼圖圖像，并將紋理貼圖圖像的特征與系統(tǒng)中預(yù)先存儲的建筑物墻面、門、窗的紋理貼圖圖像的特征進(jìn)行相似性匹配，從而進(jìn)一步把所述各個幾何圖形面識別為墻面類別、門類別、窗類別。