[發明專利]一種建筑物三維模型語義化的方法及系統

有效

• 申請號: 202111115081.6
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113569331B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 劉俊偉;彭貴堂;王金蘭
• 申請（專利權）人: 泰瑞數創科技（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權代理有限公司 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行預處理，包括模型坐標標準化預處理，以及模型比例尺標準化預處理；

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的建筑物主要結構組件，包括墻面、地板、屋頂，并生成對不同結構組件的語義描述信息；

S4、對于各個所述建筑物主要結構組件，分別生成對應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構組件和與其對應的語義描述信息、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點，將不同的建筑物之間的拓撲結構關系作為邊，構造建筑物三維模型群的完整語義網；

S6、對所述建筑物三維模型群的完整語義網進行分析，進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、對建筑物群內建筑物之間聯通關系的語義描述；

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，并獲取其在坐標系內的坐標，還計算每個幾何圖形面在坐標系內的單位法向量，每個幾何圖形面的特征量由幾何圖形面的頂點坐標數據，以及幾何圖形面的單位法向量數據組成，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的建筑物主要結構組件，具體包括如下步驟：

S31、在上述的三維模型的坐標系中，將X坐標軸與Y坐標軸決定的平面指定為標準平面，并計算該標準平面上的單位法向量數據；

S32、根據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準平面的單位法向量的夾角余弦值，進而得到組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標準平面之間的夾角數值，具體的計算過程通過如下公式進行描述：

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，(p_x,p_y,p_z)^T為標準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準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準平面之間的夾角數值；

S33、基于所述組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標準平面之間的夾角數值，將各個幾何圖形面識別為相應的建筑物主要結構組件；

S33中基于組成三維模型外觀的各個幾何圖形面與標準平面之間的夾角數值，將各個幾何圖形面識別為相應的建筑物主要結構組件，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準平面之間的夾角數值進行聚類處理，從而基于對所述夾角數值的聚類結果，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構組件，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的紋理貼圖圖像，并將紋理貼圖圖像的特征與系統中預先存儲的建筑物墻面、門、窗的紋理貼圖圖像的特征進行相似性匹配，從而進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。