【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑模型领域，尤其涉及一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法。
技术介绍
1、建筑物单体化是新型基础测绘的概念中相当重要的一部分，也是城市信息语义化的基础。
2、城市建筑单体化有多个表达形式，有通过建筑物外轮廓在城市倾斜模型中使用模型切割方法直接将建筑物切割下来的切割单体化，也有通过人工手动作业，通过三维编辑软件，结合城市三维模型，生产出建筑物的单体化模型的手工单体化；但是上述方法均有明显的缺点：切割单体化运行效率高，可以全自动化大规模并行生产，但是切割单体化的结果本质上和倾斜模型具有相同的分辨率，导致单个建筑物的数据量相对较大，应用于城市级别的场景时往往整个城市的单体化建筑数据量级将达到tb甚至pb级别，这样的数据级别无论是存储管理还是加载演示都是极大的负荷；手工单体化细节保持完好，几何结构也能最大程度简化以压缩数据量，广泛地应用于各个展示平台中，但是由于手工单体化自动化程度低，它将产生大量的人力成本负担，往往需要大量的从业人员长期投入，导致生产周期拉长。
3、根据国土测绘司的《城市三维模型快速构建工作方案》中提出的lod1.0，lod1.3，lod2.0级别建筑物单体化成果需求，城市建筑物的轻量化体框模型(lod1.0，lod1.3，lod2.0)的生成方法逐渐成为测绘领域中的焦点技术。传统的模型简化方法主要存在简化力度很难控制(qem，quadric error metrics)，以及简化特征丢失(拉普拉斯平滑简化算法)等问题。
技术实现思路<
1、本专利技术的目的在于提供一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，解决了现有技术中指出的上述技术问题。
2、本专利技术提供一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，包括如下操作步骤：
3、采集城市原始点云数据，通过对所述城市原始点云数据进行栅格化生成dsm图像；
4、对所述dsm图像使用数字线划图进行裁剪，得到局部dsm图像与局部dsm图像的外轮廓；
5、所述局部dsm图像进行像素重采样，得到局部建筑物的顶面点云；对所述局部建筑物的顶面点云进行预处理，得到多个局部部件；
6、通过所述多个局部部件构建每个建筑物部件的体框模型；
7、通过所有建筑物部件的体框模型进行合并，生成得到完整的建筑物的体框模型。
8、较佳地，采集城市原始点云数据，通过对所述城市原始点云数据进行栅格化生成dsm图像，具体操作步骤如下：
9、采集城市原始点云数据，对所述城市原始点云数据进行预处理，生成城市三维模型；
10、通过栅格对所述城市三维模型进行高程数据的提取，提取出城市三维模型中每个顶点点云的坐标位置；将所述提取出的每个顶点点云的坐标位置进行栅格的二维映射，得到二维的栅格空间；
11、对所述二维的栅格空间的每个栅格分配一个高程值，每个栅格的高程值进行组成dsm数据；
12、对所述dsm数据进行图像格式保存，得到dsm图像。
13、较佳地，对所述dsm图像使用数字线划图进行裁剪，得到局部dsm图像与局部dsm图像的外轮廓，具体操作步骤如下：
14、对所述dsm图像使用数字线划图确定多个多边形建筑物，对每个多边形建筑物的局部dsm图像进行裁剪，得到裁剪后的局部dsm图像；并对裁剪的每个多边形建筑物的局部dsm图像进行确定局部dsm图像的外轮廓，对所述局部dsm图像的外轮廓进行裁剪，得到裁剪后的局部dsm图像的外轮廓；
15、对裁剪后的每个多边形建筑物的局部dsm图像与裁剪后的局部dsm图像的外轮廓进行对应，并形成工程化整理的本地工程文件组织，并进行保存；
16、对所述本地工程文件组织进行提取每个建筑物的基本信息；
17、所述每个建筑物的基本信息包括：水平面积，最大高程，最小高程。
18、较佳地，所述局部dsm图像进行像素重采样，得到局部建筑物的顶面点云；对所述局部建筑物的顶面点云进行预处理，得到多个局部部件，具体操作步骤如下：
19、对所述每个多边形建筑物的局部dsm图像进行像素重采样，提取每个多边形建筑物的局部dsm图像顶面高程数据，转化为每个局部建筑物的顶面点云；
20、对所述顶面点云利用点云离群滤波方法与点云双边滤波方法进行去除所述顶面点云的孤立点与去噪；
21、对预处理后的每个局部建筑物的顶面点云利用双重聚类的方法进行部件分割，得到多个局部部件；
22、所述双重聚类方法包括：高程聚类方法、空间聚类方法。
23、较佳地，对预处理后的每个局部建筑物的顶面点云利用双重聚类的方法进行部件分割，得到多个局部部件，具体操作步骤如下：
24、通过高程聚类方法对局部建筑物的顶面点云中的所有点云计算高程差，根据所述高程差与高程差阈值的判断进行聚类，得到多个高程段的第一聚类点云；
25、根据空间聚类方法计算每个高程段的第一聚类点云之间的欧氏距离，通过所述欧氏距离与所述空间距离阈值的判断进行聚类，得到多个第二聚类点云，作为多个局部建筑物部件。
26、较佳地，通过所述多个局部部件构建每个建筑物部件的体框模型，具体操作步骤如下：
27、根据局部部件的点云确定局部建筑物部件的外轮廓；根据所述局部部件的点云与所述局部建筑物部件的外轮廓进行面积对比，得到局部建筑物部件的基底；根据所述局部建筑物部件的基底确定局部建筑物部件的基底的外轮廓；
28、对所述局部建筑物部件的基底的外轮廓进行采样，得到局部建筑物的虚拟立面点；对所述局部建筑物的虚拟立面点进行能量函数的计算，构建混合线性模型；
29、通过所述混合线性模型构建每个建筑物部件的体框模型；
30、较佳地，通过所有建筑物部件的体框模型进行合并，生成得到完整的建筑物的体框模型，具体操作步骤如下：对所有局部建筑物部件使用空间布尔并运算进行计算，合并生成得到完整的建筑物的体框模型。
31、与现有技术相比，本专利技术实施例至少存在如下方面的技术优势：
32、分析本专利技术提供的上述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法可知，在具体应用时，通过倾斜摄影的方法可以多角度的进行采集城市原始点数据，并对城市原始点数据进行去噪、滤波等预处理，建立城市三维模型；通过城市三维模型进行栅格化，提取出城市三维模型中每个顶点点云的坐标位置，映射到一个二维的栅格空间中，划分一个个栅格，每个栅格分配一个高程值，通过高程值对不同的栅格能够进行比较和分析，从而组成dsm数据，dsm数据进行图像格式保存，得到dsm图像；
33、进一步的，dsm图像使用数字线划图确定多个多边形建筑物，将每个多边形建筑物的局部dsm图像切割出来，可以进行单独的对每个局部dsm图像进行分析，提高数据的处理速度；并裁剪出每个局部dsm图像各自对应的外轮廓；局部dsm图像和局部dsm图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，采集城市原始点云数据，通过对所述城市原始点云数据进行栅格化生成DSM图像，具体操作步骤如下：
3.根据权利要求2所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，对所述DSM图像使用数字线划图进行裁剪，得到局部DSM图像与局部DSM图像的外轮廓，具体操作步骤如下：
4.根据权利要求3所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，所述局部DSM图像进行像素重采样，得到局部建筑物的顶面点云；对所述局部建筑物的顶面点云进行预处理，得到多个局部部件，具体操作步骤如下：
5.根据权利要求4所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，对预处理后的每个局部建筑物的顶面点云利用双重聚类的方法进行部件分割，得到多个局部部件，具体操作步骤如下：
6.根据权利要求5所述一种基于三维模型的城市建筑物轻
7.根据权利要求6所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，通过所有建筑物部件的体框模型进行合并，生成得到完整的建筑物的体框模型，具体操作步骤如下：对所有局部建筑物部件使用空间布尔并运算进行计算，合并生成得到完整的建筑物的体框模型。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，采集城市原始点云数据，通过对所述城市原始点云数据进行栅格化生成dsm图像，具体操作步骤如下：
3.根据权利要求2所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，对所述dsm图像使用数字线划图进行裁剪，得到局部dsm图像与局部dsm图像的外轮廓，具体操作步骤如下：
4.根据权利要求3所述一种基于三维模型的城市建筑物轻量化体框模型的生成方法，其特征在于，所述局部dsm图像进行像素重采样，得到局部建筑物的顶面点云；对所述局部建筑物的顶面点云进行预处理，...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯庆明，吕扬，郭欣怡，闫欣，孙扬，付涵，李嘉琪，徐瑶，胡雪薇，张惠，艾兴蓉，
申请(专利权)人：北京市测绘设计研究院，
类型：发明
国别省市：
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