[发明专利]一种建筑物三维模型语义化的方法及系统

说明书

本发明属于三维建筑物语义建模技术领域，提供了一种建筑物三维模型语义化的方法及系统，所述方法包括：S1、对每个建筑物三维模型进行预处理；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；S3、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建筑物主要结构组件，并生成对应的语义描述信息；S4、对于建筑物主要结构组件，分别生成对应的附加语义描述信息，还生成对整个建筑物外观的语义描述信息；S5、构造建筑物三维模型群的完整语义网；S6、对上述语义网进行分析，进而得到对建筑物三维模型群的语义描述信息。通过本发明能够对建筑物三维模型进行自动的语义建模，提高建筑物三维模型语义化的准确性和智能化程度。

技术领域

本发明属于三维建筑物语义建模技术领域，具体涉及一种建筑物三维模型语义化的方法及系统。

背景技术

随着三维建模软件的不断成熟以及三维扫描设备的迅速发展，三维模型的获取工作变得越来越容易，与此同时也加速了三维模型管理及应用的发展，尤其是在三维建筑物领域，已经积累了大量的三维建筑物模型，传统的三维建筑物模型由于缺少语义描述信息，且不同模型之间在逻辑上是相互分散的关系，彼此之间没有联系，致使只能对三维模型的结构、外观等进行查看，却不能基于三维模型开展相关分析等应用工作，而三维模型语义化作为三维模型管理及应用的关键技术，实际上是根据三维模型的特征，用一定的方法将具体的文本语义与三维模型建立对应关系的过程，在现有技术中，一般通过人工查看三维模型并对其进行标注的方式来建立三维模型与其语义之间的对应关系，但当三维模型的数量较大时，往往会出现模型语义化的效率过低、智能化不足的问题。

发明内容

针对上述提出的技术问题，本发明给出一种建筑物三维模型语义化的方法及系统，来实现对传统建筑物三维模型进行自动的语义标注，并得到语义化的建筑物三维模型，使以往使用3DMAX、CAD等建模软件构建的传统建筑物三维模型能够最大程度的发挥效用，利用语义化的三维模型进行建筑物群内部各方面的设计、规划、分析和实施工作，进而满足对建筑物进行管理和分析的需求。

为了实现上述的发明目的，提供如下所述的一种建筑物三维模型语义化的方法：

步骤一、对每个建筑物三维模型进行预处理，将各所述建筑物三维模型中的几何表达转换成地理表达；

步骤二、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；

步骤三、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；

步骤四、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；

步骤五、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；

步骤六、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。

作为本发明的一种优选技术方案，步骤三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：

第一步、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；

第二步、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：