[发明专利]基于广义点云的三维建筑物信息模型构建与自动更新的方法

说明书

本发明公开了基于广义点云的三维建筑物信息模型构建与自动更新的方法，涉及建筑智能管理技术领域，增强房管部门的安全分析能力和房地产商房价评估的自控能力，为政府以及居民提供了一个进行决策和参与决策过程的有效工具，具体方案为：包括以下步骤：S1：基于语义分割和信息增强创建三维建筑物信息模型；S2：对三维建筑物信息模型自动更新。本发明利用激光扫描技术和倾斜摄影技术研究激光点云与倾斜影像的融合理解对象语义，首先对激光点云和倾斜影像进行特征提取，建立点云与影像在几何、辐射测量空间下的关联关系，利用结构关系约束下的特征匹配技术，实现交替的“能量传输”。

技术领域

本发明涉及建筑智能管理技术领域，更具体地说，它涉及一种基于广义点云的三维建筑物信息模型构建与自动更新的方法。

背景技术

根据当前可持续发展的社会背景和日益增加的建筑能耗的现状，以建筑物全生命周期管理为切入点，提出两对矛盾，即建筑行业高能耗的现状与可持续发展的时代主旋律的矛盾，以及相对落后的更新手段不能满足建筑可持续发展的要求的矛盾。随之所带来的典型问题之一就是城市建设和管理的难题日益尖锐起来，如大量居民楼及相应的配套设施及基础设施需要建设，为保障城市功能的良性运行，需有科学高效的城市规划及管理系统，这就使得“智慧城市”应运而生。三维建筑物信息模型在智慧城市建设过程中具有重要意义，但仅具有几何信息的缺陷限制了应用领域及应用用途。

如何快速获取准确、可靠的基础地理空间信息一直以来都是相关领域的研究热点问题。虽然遥感技术是快速获取大范围基础地理空间信息的最主要手段，随着相应传感器硬件技术的飞速发展，人们对所提取信息的精确性和可靠性提出了越来越高的要求，单一数据源很难最大程度的满足实际的应用需求。倾斜摄影自动化建模所具备的“三高一低”(高效率、高精度、高真实感、低成本)的优势，正在发挥着颠覆性的变化。大规模的建筑物三维建模将成为可能；所具备的快速还原真实现状的特性，又为智慧城市下一步深入应用插上了“真实、准确”的翅膀，构筑出广阔的应用新模式。在建筑物精细化管理中，管理到每一栋建筑物往往是不够的，而是要求能精细到楼房的每一层、甚至每一户房间。这就对三维模型提出了更高的要求，人工建模即便能实现，代价也是巨大的，需要对每一户房间单独建模才行。倾斜摄影模型加上带有高度信息的分层分户图，可以做到每个建筑物每层楼甚至每一户房间的管理，包括查询和各类统计分析能力，再关联上户籍和人口信息库，这样户籍信息管理就可以和真实世界关联在一起，而不再只是数据库中孤立的信息了，所获取的具有详细信息构件应用于建筑物信息模型。

虽然倾斜摄影测量能获取具有三维信息、纹理信息、灰度信息及其他信息的影像数据，但在应用时具有以下几方面的缺陷：处理效率低、具有阴影的影响造成数据空洞、局部几何精度较低，无法获取实体的内部结构信息、变化信息以及属性信息。所以提出结合激光扫描技术弥补缺陷，激光扫描技术获取的点云数据具有三维信息、强度信息、波形信息，但噪声数据多、强度不均匀导致反射率高的地方数据缺失、地面扫描视角的影响导致高层数据不完整。基于两种数据源传统研究主要集中于研究数据的配准方法，配准方法主要实现几何要素对齐和基准的统一，并未在数据层面实现信息互补，反而在目标特征区域增加了数据冗余。目前的融合方法仅停留在要素层面，造成有效特征和互信息的流失。所以，提出利用单一的能提高三维坐标精度的激光点云和很好地表达纹理的高精度的光谱信息的倾斜影像的融合来满足计算机像人类一样能读懂“看见”的数据而进行有效处理，从而能够准确完整地理解现实世界的对象。基于特征的融合方法不仅提高了建模效率，减少数据存储率，而且有利于按需多层次模型的表达。