[发明专利]一种建筑物BIM模型和实景三维模型的融合方法

权利要求书

1.一种建筑物BIM模型和实景三维模型的融合方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，拆分建筑物BIM模型，生成各组件的json属性文件和ifc几何文件；

步骤二，进行中间格式交换，ifc转为obj；

步骤三，obj转为glTF，进一步实现三维几何图形数据传递；

步骤四，属性、几何数据相连接，glTF与json生成b3dm；具体为，将包含几何、语义信息的glTF、json文件组转化为一个整体三维数据文件，即b3dm；

步骤五，添加数据说明文件tileset.json,与b3dm转为3DTiles数据；

所述步骤三中，首先对obj格式的BIM模型进行空间配准，再进一步实现obj至glTF格式转换；空间配准具体过程如下：

(1)计算旋转参数；

将BIM数据视为源数据，实景三维模型数据视为目标数据，两种模型同时导入三维软件Geomagic Studio中；配准过程中，首先选取同名点作为起算数据，然后采用SVD算法计算旋转参数：

BIM数据坐标表示为X'_i＝(x'_i,y'_i,z'_i)，实景三维模型数据坐标表示为X_i＝(x_i,y_i,z_i)；在Matlab中导入数据坐标，求解旋转参数过程如下：

①计算两组坐标的重心

②进行重心化处理，得到{△X_i＝X_i-P}{△X′_i＝X′-Q}；

③计算3×3数据矩阵

④采用SVD函数分解S矩阵S_m×n＝U_m×mΛ_m×nV^T_n×n；

⑤计算旋转矩阵R＝VU^T；

⑥计算在X、Y、Z三轴方向的旋转角度α、β、γ；

上述中各参数含义如下：

X'_i＝(x'_i,y'_i,z'_i)：BIM模型中第i个同名点的三维坐标；

X_i＝(x_i,y_i,z_i)：实景三维模型中第i个同名点的三维坐标；

n：同名点总个数；

P：BIM模型中所有同名点的重心坐标；

Q：实景三维模型中所有同名点的重心坐标；

△X_i：实景三维模型同名点坐标与重心坐标之差，即重心化后坐标；

△X_i’：BIM模型同名点坐标与重心坐标之差，即重心化后坐标；

△X_i^T:重心化转置矩阵；

S：奇异值数据矩阵；

U:左奇异向量矩阵；

∧:奇异值对角矩阵；

V：右奇异向量矩阵；

α：BIM模型与实景三维模型在x轴方向上的夹角；

β：BIM模型与实景三维模型在y轴方向上的夹角；

γ：BIM模型与实景三维模型在z轴方向上的夹角；

(2)确定平移参数：选取建筑物BIM上的某一显著标志点作为局部坐标系的原点，若该点在局部坐标系下的坐标为(x0，y0，z0)，则平移量为(-x0，-y0，-z0)；

(3)实现空间变换：根据计算得到的参数旋转平移obj模型，同时为实现批量旋转变换，在Geomagic Studio中建立以python为脚本语言的宏命令，记录变换操作指令，运行该命令后批量完成变换工作；旋转后的模型仍保存为obj格式。