[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

本發明屬于三維建筑物語義建模技術領域，提供了一種建筑物三維模型語義化的方法及系統，所述方法包括：S1、對每個建筑物三維模型進行預處理；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；S3、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建筑物主要結構組件，并生成對應的語義描述信息；S4、對于建筑物主要結構組件，分別生成對應的附加語義描述信息，還生成對整個建筑物外觀的語義描述信息；S5、構造建筑物三維模型群的完整語義網；S6、對上述語義網進行分析，進而得到對建筑物三維模型群的語義描述信息。通過本發明能夠對建筑物三維模型進行自動的語義建模，提高建筑物三維模型語義化的準確性和智能化程度。

技術領域

本發明屬于三維建筑物語義建模技術領域，具體涉及一種建筑物三維模型語義化的方法及系統。

背景技術

隨著三維建模軟件的不斷成熟以及三維掃描設備的迅速發展，三維模型的獲取工作變得越來越容易，與此同時也加速了三維模型管理及應用的發展，尤其是在三維建筑物領域，已經積累了大量的三維建筑物模型，傳統的三維建筑物模型由于缺少語義描述信息，且不同模型之間在邏輯上是相互分散的關系，彼此之間沒有聯系，致使只能對三維模型的結構、外觀等進行查看，卻不能基于三維模型開展相關分析等應用工作，而三維模型語義化作為三維模型管理及應用的關鍵技術，實際上是根據三維模型的特征，用一定的方法將具體的文本語義與三維模型建立對應關系的過程，在現有技術中，一般通過人工查看三維模型并對其進行標注的方式來建立三維模型與其語義之間的對應關系，但當三維模型的數量較大時，往往會出現模型語義化的效率過低、智能化不足的問題。

發明內容

針對上述提出的技術問題，本發明給出一種建筑物三維模型語義化的方法及系統，來實現對傳統建筑物三維模型進行自動的語義標注，并得到語義化的建筑物三維模型，使以往使用3DMAX、CAD等建模軟件構建的傳統建筑物三維模型能夠最大程度的發揮效用，利用語義化的三維模型進行建筑物群內部各方面的設計、規劃、分析和實施工作，進而滿足對建筑物進行管理和分析的需求。

為了實現上述的發明目的，提供如下所述的一種建筑物三維模型語義化的方法：

步驟一、對每個建筑物三維模型進行預處理，將各所述建筑物三維模型中的幾何表達轉換成地理表達；

步驟二、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；

步驟三、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；

步驟四、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；

步驟五、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；

步驟六、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。

作為本發明的一種優選技術方案，步驟三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：

第一步、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；

第二步、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：