[發明專利]一種室內空間三維拓撲關系構建方法及系統

有效

• 申請號: 202210559323.9
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114648618B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 孫群;詹新武;湯璞;易志華
• 申請（專利權）人: 南昌工程學院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T19/20
• 代理公司: 南昌旭瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 36150
• 代理人: 彭琰

本發明公開了一種室內空間三維拓撲關系構建方法及系統，該方法包括獲取室內空間體對象的離散面集合，對所述離散面集合進行預處理，以使所述離散面集合中的所有面都在公共邊拓撲相連；區分所述離散面集合的內表面與外表面，依據三維空間向量積的性質對所述離散面集合中的面進行排序；確定所述離散面集合的起始搜索面，通過所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最鄰近面，以構建當前體對象；構建所述當前體對象的所有相鄰體，并建立所述當前體對象與所述相鄰體之間的拓撲鄰接關系。發明解決了現有技術中在進行室內空間三維拓撲關系構建時效率低的問題。

技術領域

本發明涉及地理信息處理技術領域，特別涉及一種室內空間三維拓撲關系構建方法及系統。

背景技術

室內空間拓撲鄰接關系是室內環境重要的空間關系，是生成導航路徑的必要條件。當前建筑物模型（如CityGML）側重建筑物三維可視化，尚未對體和面進行有效地組織，其體對象不具有拓撲意義，同時也沒有表達相鄰體間拓撲鄰接關系。為了準確、有效地表達建筑物室內三維空間及其空間關系，需在拓撲層次上對體對象進行構建，并在此基礎上建立相鄰體間拓撲鄰接關系。

當前，三維拓撲關系構建主要采用基于公共邊的面集合排序方法。該方法是根據三維面集合，通過對面片進行排序確定搜索面的最鄰近面從而構建體對象。其是根據面與邊的關聯關系，通過面的每一條邊搜索該面的最鄰近面。由于面的某條邊會關聯兩個以上的面，需在該邊關聯的面集合中確定當前搜索面的最鄰近面以構成體的部分邊界。因此，在體對象構建過程中需要對面集合進行排序。具體的，通過構造以公共邊為法線的垂面，將邊關聯的面集合投影至該垂面上得到平面上過一點的直線束，再通過計算各直線之間的夾角對面集合進行排序；將公共邊關聯的面集合法向量投影至二維平面直角坐標系，通過計算面法向量之間的夾角，確定公共邊關聯面之間的夾角，從而對面集合進行排序。

然而，面集合排序的方法計算量較大且相對繁瑣。首先，面集合的投影需構造基于公共邊的三維坐標系，而面集合法向量投影則需構造基于法向量的三維坐標系。在計算出坐標轉換矩陣后，再將面集合或法向量進行坐標轉換，并進行投影；其次，在面集合排序過程中，兩直線夾角是通過計算其方位角之差求得，而方位角需通過計算反三角函數求得，面集合排序效率低。繼而導致室內空間拓撲關系構建效率低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種室內空間三維拓撲關系構建方法及系統，旨在解決現有技術中在進行室內空間三維拓撲關系構建時效率低的問題。

本發明實施例是這樣實現的：一種室內空間三維拓撲關系構建方法，所述方法包括：

獲取室內空間體對象的離散面集合，對所述離散面集合進行預處理，以使所述離散面集合中的所有面都在公共邊拓撲相連；

區分所述離散面集合的內表面與外表面，依據三維空間向量積的性質對所述離散面集合中的面進行排序；

確定所述離散面集合的起始搜索面，通過所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最鄰近面，以構建當前體對象；

構建所述當前體對象的所有相鄰體，并建立所述當前體對象與所述相鄰體之間的拓撲鄰接關系。

進一步的，上述室內空間三維拓撲關系構建方法，其中，所述獲取室內空間體對象的離散面集合，對所述離散面集合進行預處理，以使所述離散面集合中的所有面都在公共邊拓撲相連的步驟包括：

對所述離散面集合進行結點匹配以確定結點坐標；

根據所述結點坐標以及所述離散面集合中原始多邊形頂點順序依次建立邊與結點、環與邊和面與環的層次組合關系，并構建邊與面的關聯關系。

進一步的，上述室內空間三維拓撲關系構建方法，其中，所述區分所述離散面集合的內表面與外表面，依據三維空間向量積的性質對所述離散面集合中的面進行排序的步驟包括：