[发明专利]一种屋顶建模的方法和装置

说明书

一种屋顶建模的方法和装置，包括：预处理输入的外墙轮廓线；离散所述外墙轮廓线中的圆弧；根据预处理和离散后的多边形计算并生成屋顶的直骨架；计算直骨架节点的Z坐标；基于生成的所述直骨架及其坐标生成线框和屋顶多面体模型；在输入的所述外墙轮廓线中包含圆弧时生成圆锥面；生成屋顶下表面模型；生成屋檐。通过加强直骨架算法，以处理圆弧、山墙和不同坡面角的情况，可以高效准确地生成屋顶模型，能够实现稳定可靠、满足用户的不同需求的屋顶建模方式。

技术领域

本申请属于计算机建筑建模技术领域，特别涉及一种屋顶建模的方法和装置。

背景技术

屋顶建模是建筑建模中不可或缺的重要组成部分，稳定高效准确的屋顶建模方法有利于提高建筑建模系统的性能和稳定性。屋顶建模一般以建筑外墙中心线构成的闭合二维轮廓线(位于xoy平面)为输入，输出为屋顶的实体模型。轮廓线的每一条边都对应一个坡面角(定义了屋顶面与屋顶底面之间的夹角)，每条边和其对应的坡面角定义了一个屋顶平面，所有屋顶平面构成了屋顶的表面。屋顶的上下两个表面定义了屋顶的实体模型。

屋顶建模在商业建筑建模工具和BIM工具都有实现，但其技术实现都秘而不宣，无法得知其技术细节。在这些工具中，屋顶建模存在一定的缺陷，例如有时会生成无效的结果；外墙轮廓线有内环时，其结果有时并不满足用户需求。学术领域也有学者提出使用多边形直骨架生成屋顶的算法，但这些方法并不完整，例如无法处理圆弧，没有屋檐处理方法以及缺少处理退化情况的方法等。

发明内容

本申请提供了一种屋顶建模的方法和装置，通过加强直骨架算法，以处理圆弧、山墙和不同坡面角的情况，可以高效准确地生成屋顶模型，能够实现稳定可靠、满足用户的不同需求的屋顶建模方式。

本申请提供的一种屋顶建模方法，包括如下步骤：

步骤一：预处理输入的外墙轮廓线；

步骤二：离散所述外墙轮廓线中的圆弧；

步骤三：根据预处理和离散后的多边形计算并生成屋顶的直骨架；

步骤四：计算直骨架节点的Z坐标；

步骤五：基于生成的所述直骨架及其坐标生成线框和屋顶多面体模型；

步骤六：在输入的所述外墙轮廓线中包含圆弧时生成圆锥面；

步骤七：生成屋顶下表面模型；

步骤八：生成屋檐。

所述预处理用于修复输入的所述外墙轮廓线的瑕疵，具体包括：

(1)删除极短边；

(2)合并共线的相邻边；

(3)通过微调线段的端点或延长求交，使相邻的边首尾相接；

(4)删除重复边和往返边。

所述离散所述外墙轮廓线中的圆弧包括：采用均匀采样来离散所述外墙轮廓线中的圆弧，使用多段直线段来逼近所述外墙轮廓线中的圆弧。

所述计算并生成屋顶的直骨架的步骤包括：

针对所述外墙轮廓线上的每一个顶点v_i，保存数据结构：角分线b_i、前一条边E_a和后一条边E_b，其中v_i表示第i个顶点，所述外墙轮廓线上的顶点根据凹凸性的不同，需要做不同的处理，所述处理包括凸顶点的处理和凹顶点的处理。

所述凸顶点的处理具体包括：