[发明专利]一种三维模型室内外一体化构建方法及系统

说明书

本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种三维模型室内外一体化构建方法及系统，本发明方法包括获取室外点云数据；筛选建筑物的室外轮廓点，确定室外门窗轮廓点，将室外门窗轮廓点中，不共面的4个拐角点作为室外标定点，任意两标定点之间的距离大于设定阈值，然后通过室外标定点确定中心点，以中心点为原点建立空间直角坐标系，在建筑物的室内，室内标定点为室外标定点的同名点，通过室内标定点获取建筑物的室内点云数据，建立室内高精模型；通过最小二乘算法将室内标定点向室外标定点进行旋转平移，使室内标定点与室外标定点重合，形成室内外一体化三维模型；相比通常采用扫描仪对室内外一体建模具有更高的精度。

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种三维模型室内外一体化构建方法及系统。

背景技术

“数字城市”系统是一个人地(地理环境)关系系统，它体现人与人、地与地、人与地相互作用和相互关系，系统有政府、企业、市民、地理环境等，既相对独立又密切相关的子系统构成。政府管理、企业的商业活动、市民的生产生活无不体现出城市的这种人地关系。CUDI国际城市发展研究院认为城市的信息化实质上是城市人地关系系统的数字化，它体现“人”的主导地位，通过城市信息化更好地把握城市系统的运动状态和规律，对城市人地关系进行调控，实现系统优化，使城市成为有利于人类生存与可持续发展的空间。城市信息化过程表现为地球表面测绘与统计的信息化(数字调查与地图)，政府管理与决策的信息化(数字政府)，企业管理、决策与服务的信息化(数字企业)，市民生活的信息化(数字城市生活)，以上四个信息化进程即数字城市。

数字城市是近年来的研究热点，重建建筑三维模型在建筑方法研究、安全监控、建筑物修复、城市规划设计等方面具有极其重要的意义。对于室内外一体建模，目前，通常采用三维激光扫描仪对室内外点云数据进行采集，再根据采集的数据进行三维建模，所建模型往往精确度不高，而且建筑物内部的绝对位置坐标无法获知。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的问题是：如何提供一种三维模型室内外一体化构建方法，以解决现有技术中对于室内外一体建模精度不佳、建筑物内绝对坐标不清楚的问题。

为了解决上述问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种三维模型室内外一体化构建方法，包括获取建筑物的室外点云数据，建立室外模型；根据所述室外点云数据筛选所述建筑物的室外轮廓点，确定室外门窗轮廓点，将所述室外门窗轮廓点中，不共面的4个拐角点作为室外标定点，任意两标定点之间的距离须大于设定阈值，然后通过所述室外标定点确定中心点，以所述中心点为原点建立空间直角坐标系；在所述建筑物的室内，室内标定点为所述室外标定点的同名点，通过所述室内标定点获取所述建筑物的室内点云数据，建立室内高精模型；运用最小二乘算法将所述室内标定点向所述室外标定点进行旋转平移，使所述室内标定点与所述室外标定点重合，完成配准，形成室内外一体化三维模型。

具体的，根据所述室外点云数据筛选所述建筑物的室外轮廓点的具体步骤为：

A.将所述室外点云数据投影到三维坐标系中得到一个投影基础面；

B.对该投影基础面上的投影点按照1.5倍平均点间距为间隔划分成不同投影面点云块集；

C.根据每个投影面点云块集的最高点计算相邻投影面点云块集的高差，并根据计算结果判断这两个投影面点云块集是否属于同一聚类；

其中，YOZ投影面点云块集的最高点为平面内沿着Z轴方向距离最远的投影点；如果相邻投影面点云块集的高差小于阈值，则说明这两个投影面点云块集为连续地物，属于一个聚类，否则，则作为一个新的类别；

D.通过随机采样一致性算法拟合各个聚类的投影点云，从每个聚类的投影点云中提取出建筑物轮廓线线段，并记录该建筑物轮廓线线段的起点和终点坐标，获得建筑物轮廓点云数据；