[发明专利]一种墙体平面轮廓的识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及模式识别和CAD技术领域，尤其涉及一种墙体平面轮廓的识别方法。

背景技术

国内外科研机构对于建筑图理解与重建的研究是从90年代初期开始的，它属于技术文档分析领域的一个子课题。同类子课题还包括机械图识别与三视图重建，电路图识别等。相比之下，针对建筑图的研究起步较晚，尚存在不少亟待解决的问题。

UC Berkeley的WALKTHRU项目是引入矢量建筑平面图内容理解和三维重建的首个大型项目。为了解决由CAD建筑平面图重建三维模型耗时太长的问题，Lewis等人[Lewis 1998]开发出一个原型系统BMG(Building Model Generator)。该系统以AutoCAD DXF格式的建筑平面图为输入，根据用户设定自动输出图纸内容中的门、窗、墙体、房间和走廊信息，并能自动生成建筑物的三维场景模型。BMG以房间编号为切入点，将包围每个房间号的闭合多边形识别为这个房间的地板轮廓，然后通过地板轮廓之间的开口(Porter)进行房间的连接，相连两个房间轮廓的平行相对的部分就是这个包围这个房间的墙体轮廓。Lewis等人使用该系统成功重建了UC Berkeley的Soda礼堂三维模型并应用于火灾预演模拟系统CFAST中。然而，BMG的不足也是显而易见的，主要体现在输入平面图中的墙体、门、门侧柱、窗、窗侧柱以及房间编号都必须存储在不同的图层中，且每个图层的名称都是预先定义好的。如果给定平面图不满足这些要求，则需要人工修改满足约束后才能使用BMG。

Park等人[Park 2004]提出一种基于尺寸标注延长线的主墙体平面轮廓识别方法。该方法首先识别给定平面图中的尺寸标注线，然后根据尺寸标注线或其延长线必然经过墙体轮廓的假设，计算出在一定距离范围内与尺寸标注线垂直的线段作为墙体轮廓线，最后根据墙体轮廓为闭合图形的规则计算出所有与之前墙体轮廓线相连的所有线段，得到的闭合轮廓则为主墙体的平面轮廓。Park等人的方法简单有效，不过文中提到仅能识别全局水平或垂直的墙体轮廓，而且这个方法要求组成墙体轮廓的线段彼此相连闭合。这些约束导致该方法的稳定性较差，图纸数据的常见噪声即会影响方法的准确性。

路通等人[路通 2005][Lu 2005b]对矢量格式建筑图纸的内容理解问题进行深入研究，提出基于轴网的层次式自生长识别模型(Self-Incremental Axis-Net-based Hierarchical Recognition)，简称SINEHIR模型。该模型以轴线符为识别起点，首先识别包围轴线交点的闭合轮廓为柱平面轮廓，记为种子节点。然后列举出种子节点与墙体轮廓相连的各种类型，计算满足这些连接类型的平行线对，记为种子段。最后根据论文列举的墙体轮廓彼此相连的类型，计算与种子段相连的平行线对，记为扩展段。所有识别出的种子段和扩展段轮廓即为墙体平面轮廓。这种方法是本文作者认为目前已发表的最好的墙体平面轮廓识别方法，具有较高的准确性。不过其稳定性有待提高，例如图纸缺少轴线信息或存在较多重叠线段时可能降低该方法的识别准确率。

这种方法具有较高的墙体轮廓识别准确性，但仍然存在两个缺点：

第一，当处理的建筑平面图中缺少轴线符信息时，该方法将无法识别种子节点，从而无法完成墙体轮廓的识别。这样就限制了它无法使用在实际应用中常见的户型图，以及缺失了部分轴线信息的建筑平面图，导致该方法的适用范围缩小。

第二，当处理的建筑平面图中墙体轮廓线段存在大量的重叠和部分重叠时，该方法的识别准确率将明显下降。这是由于该方法直接通过墙体轮廓线段的连接关系进行识别，而线段的重叠和部分重叠会影响这种连接关系。在实际应用中，由于绘图者的人为因素或者图纸格式转换等原因，图纸中经常会生成重叠和部分重叠的线段。对于这类图纸，该方法的稳定性可能会降低，识别准确率可能显著下降。

发明内容

本发明的目的在于提出一种墙体平面轮廓的识别方法，用以在缺少轴线信息、且允许存在大量线段重叠和部分重叠的情况下，准确识别建筑平面图中的墙体平面轮廓。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种墙体平面轮廓的识别方法，该方法包括：

读取给定建筑平面图中的所有线段数据并将这些线段存储在一个线段数组V1中；

遍历V1中的所有线段，将满足备选轮廓边条件的两条不相同的线段标记标识，设置为备选轮廓边，并将这两条线段作为一个备选轮廓存储在备选轮廓数组Vcc中；

计算Vcc中的每个备选轮廓的轮廓中线，将这些中线存储于数组Vml中；