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专利号: 2020101689731
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三维建筑模型屋顶轮廓线的提取方法,包括以下步骤:

步骤1、对三维建筑物模型进行预处理,提取出属于屋顶部分的三角面片;

步骤2、采用Alpha Shapes算法进行轮廓线粗提取;

步骤3、将粗轮廓线通过最小平方法的轮廓线简化方法进行化简;

步骤4、采用分类强制正交方法将简化的轮廓线规则化。

2.如权利要求1所述的三维建筑模型屋顶轮廓线的提取方法,其特征在于:所述步骤1中,针对单幢三维建筑物模型首先提取出屋顶面的三角面片,将面片高度大于h,且面片法向量与地面法向量夹角小于θ的三角面片视作屋顶面片,h取1/2建筑物高度的值;θ取20度。

3.如权利要求1所述的三维建筑模型屋顶轮廓线的提取方法,其特征在于:所述步骤2中,在提取完屋顶面片后,采用Alpha Shapes方法提取屋顶面外轮廓线,提取过程等同于用一个半径为α的圆在点集周围滚动,从屋顶三角面片的所有顶点集S中任意点P开始,在与之距离小于2α的点构成的子集S2中任取一点Q,求出P、Q点的圆心O;然后判断以点O为圆心,半径为α的圆内是否有其他的点,若没有则P、Q为边界点,线段PQ为边界线段,否则,对点集S2中下一个点重复判断,直到S2中全部点判断结束;最后,取点集S中下一个点重复上述判断,直到S中全部点判断结束;当上述流程结束后,所有的边界线段都被提取了出来,按序连接起来就得到了粗糙的轮廓线。

4.如权利要求1所述的三维建筑模型屋顶轮廓线的提取方法,其特征在于:所述步骤3中的基于最小平方法的轮廓线简化方法,具体包括:点到直线的最大距离阈值d和最小直线长度阈值l,d设置为0.5倍的平均点间距,l设置为3倍的平均点间距;以按序排列的外轮廓二维点集Us为输入,以按序排列的经过简化后的二维点集为输出,具体步骤如下:(3.1)按顺序依次选取轮廓线上Us的三个连续的顶点a、b、c,并且用最小平方法拟合出经过这三个顶点的一条直线L,计算三个顶点到直线L的距离,如果任意一个顶点到直线L的距离大于阈值d,则下一步转到第4步;否则,令集合U={a,b,c};

(3.2)取集合U两端点作为p和q,分别以p和q作为起点向两侧进行延伸,延伸过程中会遇到新的顶点,如果新的顶点到直线L的距离小于阈值d,则将其加入到集合U中,并将其作为新的起点再一次进行延伸;否则在该顶点处停止延伸;

(3.3)在第(3.2)步中,如果存在新的顶点被加入集合U中,则对集合U中的所有顶点用最小平方法重新拟合一条直线L,转第(3.2)步;否则,转第(3.4)步;

(3.4)判断集合U拟合出的直线的长度,若直线长度大于阈值l,则将集合U两端的顶点保留,舍弃中间的顶点;否则,舍弃所有的顶点;

(3.5)如果还有连续的三个顶点没有判断过,则转第(3.1)步。

5.如权利要求1所述的三维建筑模型屋顶轮廓线的提取方法,其特征在于:所述步骤4中,分类强制正交规则化轮廓线的方法将所有的外轮廓线段按方向向量进行统一分类,分成互相正交的两类线段,具体方法是:找出最长的线段为初始线段,其他线段与之判断,若两线段方位角的差在阈值范围内,则归为A类,否则归到B类;然后根据每类线段的长度加权平均方位角调整每一条线段,计算出线段的新端点;保持A类线段平均方位角不变,将B类线段平均方位角强制与其正交,得到B类新的平均方位角;然后调整每条线段,即以线段中心点为轴心,将线段调整至新平均方位角,并求出新线段两两相交的交点,作为新的端点;最后将所有新的顶点依次首尾相连,得到一个规则化的建筑物外轮廓线。