[发明专利]一种建筑物三维模型语义化的方法及系统

权利要求书

1.一种建筑物三维模型语义化的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对每个建筑物三维模型进行预处理，包括模型坐标标准化预处理，以及模型比例尺标准化预处理；

S2、针对每个三维模型，分别计算得到三维模型的几何特征量，用来对三维模型各组成面的几何特征进行描述；

S3、基于所述三维模型的几何特征量，将三维模型各组成面自动识别为相应的建筑物主要结构组件，包括墙面、地板、屋顶，并生成对不同结构组件的语义描述信息；

S4、对于各个所述建筑物主要结构组件，分别生成对应的附加语义描述信息，包括朝向、高度，同时还生成对整个建筑物外观的语义描述信息，包括建筑物占地面积；

S5、将各个建筑物主要结构组件和与其对应的语义描述信息、附加语义描述信息，及整个建筑物的语义描述信息一起作为节点，将不同的建筑物之间的拓扑结构关系作为边，构造建筑物三维模型群的完整语义网；

S6、对所述建筑物三维模型群的完整语义网进行分析，进而得到对建筑物三维模型群的语义描述信息，包括对建筑物群的建筑物数量的语义描述、对建筑物群的占地面积的语义描述、对建筑物群内建筑物之间联通关系的语义描述；

S2中针对每个三维模型，分别计算得到三维模型的几何特征量，具体包括在三维模型上提取出组成三维模型外观的每个几何图形面，以顺时针的方向依次提取出各个几何图形面上的顶点，并获取其在坐标系内的坐标，还计算每个几何图形面在坐标系内的单位法向量，每个几何图形面的特征量由几何图形面的顶点坐标数据，以及几何图形面的单位法向量数据组成，全部的几何图形面的特征量组成三维模型的几何特征量；

S3中基于三维模型的几何特征量，将三维模型各组成面自动识别为相应的建筑物主要结构组件，具体包括如下步骤：

S31、在上述的三维模型的坐标系中，将X坐标轴与Y坐标轴决定的平面指定为标准平面，并计算该标准平面上的单位法向量数据；

S32、根据三维模型的几何特征量，分别计算组成三维模型外观的各个几何图形面的单位法向量与上述标准平面的单位法向量的夹角余弦值，进而得到组成三维模型外观的各个几何图形面与标准平面之间的夹角数值，具体的计算过程通过如下公式进行描述：

θ＝{arccosω₁,arccosω₂,...,arccosω_n}

其中，(q_ix,q_iy,q_iz),i∈[1,n]为几何图形面的单位法向量，n为组成三维模型外观的几何图形面的个数，(p_x,p_y,p_z)^T为标准平面上的单位法向量，(ω₁,ω₂,...,ω_n)^T为各个几何图形面的单位法向量与标准平面的单位法向量的夹角余弦值，θ为各个几何图形面与标准平面之间的夹角数值；

S33、基于所述组成三维模型外观的各个几何图形面与标准平面之间的夹角数值，将各个几何图形面识别为相应的建筑物主要结构组件；

S33中基于组成三维模型外观的各个几何图形面与标准平面之间的夹角数值，将各个几何图形面识别为相应的建筑物主要结构组件，具体包括如下的步骤：

S331、对组成三维模型外观的各个几何图形面与标准平面之间的夹角数值进行聚类处理，从而基于对所述夹角数值的聚类结果，也将组成三维模型外观的各个几何图形面划分到不同的类别中；

S332、根据组成三维模型外观的各个几何图形面被划分到的不同类别，将所述几何图形面初步识别为建筑物主要结构组件，所述类别分别包括墙面类别，地板类别，屋顶类别；

S333、对于所述墙面类别中包含的各个几何图形面，分别获取不同几何图形面所对应的纹理贴图图像，并将纹理贴图图像的特征与系统中预先存储的建筑物墙面、门、窗的纹理贴图图像的特征进行相似性匹配，从而进一步把所述各个几何图形面识别为墙面类别、门类别、窗类别。