(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210395775.8 (22)申请日 2022.04.15 (71)申请人 西安翻译学院 地址 710105 陕西省西安市长安区太乙宫 街道西安翻译学院 (72)发明人 辛中琦　宋虹桥　王涛　何晖　 (74)专利代理 机构 北京阳光天下知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11671 专利代理师 赵飞 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 5/50(2006.01) G06F 30/13(2020.01) (54)发明名称 一种基于空间分析的建筑三维数字化模型 构建方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于空间分析的建筑三 维数字化模型构建方法， 包括： 获取建筑主体的 描述参数数据， 对描述参数数据进行预处理得到 建筑参数集合； 对所述建筑参数集合中建筑主体 的空间大小的信息进行分析建模， 基于分析结果 确定构建建筑三维数字化模型的多个数据子单 元， 并对各数据子单元进行分类存储； 对所述数 据子单元进行标记， 按照标记对每个数据子单元 进行排序， 并根据优化函数进行排序优化， 根据 优化结果生成数据子单元的调用列表； 确定建筑 主体的描述参数数据， 根据所述数据子单元的调 用列表， 构建出所述建筑主体的建筑三维数字化 模型， 本发明可简化三维建筑场景的建模， 节省 了建模时间， 提高建模效率， 且采用三维扫描和 实景建模相结合的方式， 使 得建模更加精确且建 模真实性更好。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114842139 A 2022.08.02 CN 114842139 A 1.一种基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特 征在于， 具体步骤如下: 获取建筑主体的描述参数数据， 对所述描述参数数据进行预处理得到建筑参数集合， 所述描述 参数数据包括用于描述建筑主体空间大小的点云信息和图像信息； 对所述建筑参数集合中建筑主体的空间大小的信 息进行分析建模， 基于分析结果确定 构建建筑三维数字化模型的多个数据子单 元， 并对各 数据子单 元进行分类存 储； 对所述数据子单元进行标记， 按照标记对每个数据子单元进行排序， 并根据优化函数 进行排序优化， 根据优化结果 生成数据子单 元的调用列表； 确定建筑主体的描述参数数据， 根据所述数据子单元的调用列表， 构建出所述建筑主 体的建筑三维数字化模型。 2.如权利要求1所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于， 获 取建筑主体的描述 参数数据的过程如下： 确定三维激光扫描设备的数量、 位置信 息、 扫描路线信 息、 采用密度信息和扫描仪参数 信息， 构建采集 坐标系； 三维激光扫描设备采用闭合导线扫描测量架设站点， 数码相机或无人机拍照设备沿所 述闭合导线拍摄图像， 依次采集建筑外立 面数据和建筑室内数据； 基于三维激光扫描设备扫描建筑物表面获得点云数据， 基于数码相机设备获得建筑物 图像影像。 3.如权利要求1所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于， 所 述用于描述建筑主体空间大小的点云信息和图像信息包括建筑物的长、 宽和高中的一个或 多个组合； 对所述描述 参数数据进行 预处理得到建筑参数集 合具体包括： 根据所述描述建筑主体的空间大小的信 息， 确定所述建筑三维数字化模型的第 一参数 集合和第二 参数集合； 获取所述建筑三维数字化模型的第 一参数集合， 确定所述建筑主体的第 一组成元素参 数， 所述第一组成元素参数用于指示地面、 墙体和天花板的数量、 大小和空间位置信息中的 一个或多个； 获取所述建筑三维数字化模型的第 二参数集合， 确定所述建筑主体的第 二组成元素参 数， 所述第二组成元 素参数用于指示门、 窗的数量、 大小和空间位置信息中的一个或多个； 所述第一组成元 素参数和所述第二组成元 素参数组合得到建筑参数集 合。 4.如权利要求3所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于， 对 所述建筑参数集合中建筑主体的空间大小的信息进行分析建模是通过将点云数据的第一 采集坐标与图像数据的第二采集坐标进行融合实现的， 所述第一采集坐标与所述第二采集 坐标的融合过程具体包括： 对获取的建筑点云进行点云拼接将各扫描设备的点云采用基于ICP算法的点云拼接算 法进行坐标转换合成一片点云， 转换公式为： 其中， Q、 P为两个点云集合， n为选出的同名点个数， R表示旋转矩阵， 即沿各坐标轴的旋转角变化量， t表示平移矩阵， 即沿各坐标轴的平移变化量， 并按照噪点位置的不同， 对点云进行大尺度 离群噪点去噪和小尺度噪点去噪及利用曲率采样法在点云曲率变化大的地方多保留点， 在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114842139 A 2曲率变化小的地方少保留点进行点云精简处 理； 对获取的建筑图像进行空三运算， 提取多张建筑图像中的同一个点的信 息进行识别与 匹配， 并利用相 机参数对多张建筑图像进行二维变化， 然后将识别匹配的点按照相互位置 关系排列在空间中形成拍摄建筑的点云模型； 已知各扫描设备的坐标信息， 基于扫描设备中心建立一个局部坐标系， 在所述建筑图 像组上添加至少三个不共线的控制点， 将图像坐标转换到扫描设备 的坐标系中， 完成同名 点的坐标匹配， 使得点云与图像特 征点完成位置匹配进行三维建模。 5.如权利要求4所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于， 基 于分析结果确定构建建筑三 维数字化模型的多个数据子单元， 并对各数据子单元进行分类 存储具体包括： 根据分析建模结果和所述建筑参数集合中用于指示地面、 墙体和天花板的参数的所述 第一组成元素参数及用于指示门、 窗的所述第二组成元素参数， 构建最小 单位粒子房间， 由 若干个最小单位粒子房间构成数据子单 元； 按照层次结构和属性对所述各数据子单元进行分类存储， 实现高层对底层的重复调 用。 6.如权利要求5所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于,所 述按照层次结构和属 性对所述各数据子单元进行分类存储包括依据树状层次结构创建一 层的地面、 墙体、 天花板， 并根据墙体线 条划分， 创建各个独立房间， 再由房间组成要 素创建 门窗， 最后细化到房间内的物品参数， 完成一层模 型的构建， 依据相同的步骤完成设定的剩 余建筑层模型的构建。 7.如权利要求6所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于,按 照层次信息和属性信息对所述数据子单元进行标记， 按照标记对每个数据子单元进行排 序， 并根据用户设定的优先推荐权重参数计算排序值， 按照排序值进 行排序优化， 根据优化 结果生成数据子单 元的调用列表。 8.如权利要求1所述的基于空间分析的建筑三维数字化模型构建方法， 其特征在于， 所 述确定建筑主体的描述参数数据， 根据所述数据子单元 的调用列表， 构建出所述建筑主体 的建筑三维数字化模型 具体包括： 获取用户输入的描述参数数据， 确定待构建建筑主体的描述参数数据， 基于此得到建 筑参数集 合； 根据所述数据子单元的调用列表， 利用提取的边界对所述数据子单元进行平移、 缩放 和旋转中的一种或多种几何变换； 获得几何变换后的所有数据子单元， 并将所有数据子单元作为构建所述建筑三维数字 化模型的实例的候选对象， 对各候选对象进行选择作为实例的拟合建模结果。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114842139 A 3