一种室内空间三维拓扑关系构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种室内空间三维拓扑关系构建方法及系统，该方法包括获取室内空间体对象的离散面集合，对所述离散面集合进行预处理，以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连；区分所述离散面集合的内表面与外表面，依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序；确定所述离散面集合的起始搜索面，通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面，以构建当前体对象；构建所述当前体对象的所有相邻体，并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。发明专利技术解决了现有技术中在进行室内空间三维拓扑关系构建时效率低的问题。时效率低的问题。时效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种室内空间三维拓扑关系构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及地理信息处理
，特别涉及一种室内空间三维拓扑关系构建方法及系统。

技术介绍

[0002]室内空间拓扑邻接关系是室内环境重要的空间关系，是生成导航路径的必要条件。当前建筑物模型（如CityGML）侧重建筑物三维可视化，尚未对体和面进行有效地组织，其体对象不具有拓扑意义，同时也没有表达相邻体间拓扑邻接关系。为了准确、有效地表达建筑物室内三维空间及其空间关系，需在拓扑层次上对体对象进行构建，并在此基础上建立相邻体间拓扑邻接关系。
[0003]当前，三维拓扑关系构建主要采用基于公共边的面集合排序方法。该方法是根据三维面集合，通过对面片进行排序确定搜索面的最邻近面从而构建体对象。其是根据面与边的关联关系，通过面的每一条边搜索该面的最邻近面。由于面的某条边会关联两个以上的面，需在该边关联的面集合中确定当前搜索面的最邻近面以构成体的部分边界。因此，在体对象构建过程中需要对面集合进行排序。具体的，通过构造以公共边为法线的垂面，将边关联的面集合投影至该垂面上得到平面上过一点的直线束，再通过计算各直线之间的夹角对面集合进行排序；将公共边关联的面集合法向量投影至二维平面直角坐标系，通过计算面法向量之间的夹角，确定公共边关联面之间的夹角，从而对面集合进行排序。
[0004]然而，面集合排序的方法计算量较大且相对繁琐。首先，面集合的投影需构造基于公共边的三维坐标系，而面集合法向量投影则需构造基于法向量的三维坐标系。在计算出坐标转换矩阵后，再将面集合或法向量进行坐标转换，并进行投影；其次，在面集合排序过程中，两直线夹角是通过计算其方位角之差求得，而方位角需通过计算反三角函数求得，面集合排序效率低。继而导致室内空间拓扑关系构建效率低。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种室内空间三维拓扑关系构建方法及系统，旨在解决现有技术中在进行室内空间三维拓扑关系构建时效率低的问题。
[0006]本专利技术实施例是这样实现的：一种室内空间三维拓扑关系构建方法，所述方法包括：获取室内空间体对象的离散面集合，对所述离散面集合进行预处理，以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连；区分所述离散面集合的内表面与外表面，依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序；确定所述离散面集合的起始搜索面，通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面，以构建当前体对象；构建所述当前体对象的所有相邻体，并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的
拓扑邻接关系。
[0007]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述获取室内空间体对象的离散面集合，对所述离散面集合进行预处理，以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连的步骤包括：对所述离散面集合进行结点匹配以确定结点坐标；根据所述结点坐标以及所述离散面集合中原始多边形顶点顺序依次建立边与结点、环与边和面与环的层次组合关系，并构建边与面的关联关系。
[0008]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述区分所述离散面集合的内表面与外表面，依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序的步骤包括：区分所述离散面集合的内表面与外表面，选取任一所述外表面为起始搜索面，并获取所述外表面的法向量；选定所述起始搜索面的一条边为公共边，获取所述离散面集合中与所述公共边关联的其他面的法向量；创建面集合排序序列，并根据所述外表面的法向量与所述其他面的法向量对所述离散面集合进行排序。
[0009]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述确定所述离散面集合的起始搜索面，通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面，以构建当前体对象的步骤包括：选取任一所述外表面为起始搜索面，将所述起始搜索面所包含的内环面加入当前体对象的记录中；计算所述当前体对象中所有面的外环边的度，直至所有面外环边的度均为预设值，以完成所述当前体对象的构建。
[0010]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述计算所述当前体对象中所有面的外环边的度，直至所有面外环边的度均为预设值，以完成所述当前体对象的构建的步骤包括：若存在度为非预设值的边，则以该边所在的面为搜索面在该边进行最邻近面搜索，并将所述最邻近面加入当前体的记录中。
[0011]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述选取任一所述外表面为起始搜索面，将所述起始搜索面所包含的内环面加入当前体对象的记录中的步骤之后还包括：若所述起始搜索面没有内环面，遍历所述起始搜索面的外环边，并计算所述外环边在所述离散面集合中边的度；判断所述外环边在所述离散面集合中边的度与度预设值之间的大小关系；若所述外环边在所述离散面集合中边的度等于所述度预设值，将所述起始搜索面关联的面加入当前体的记录中；若所述外环边在所述离散面集合中边的度大于所述度预设值，将所述起始搜索面的最邻近面加入当前体的记录中。
[0012]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述构建所述当前体对象
的所有相邻体，并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系的步骤包括：选取所述当前体对象中任一所述内表面作为构建所述当前体对象的相邻体的起始搜索面，以完成所述相邻体的构建；建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。
[0013]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建方法，其中，所述选取所述当前体对象中任一所述内表面作为构建所述当前体对象的相邻体的起始搜索面，以完成所述相邻体的构建的步骤之后还包括：判断所述当前体对象是否存在多个内表面，若是，则依次选取所述当前体对象的内表面分别作为构建多个相邻体的起始搜索面，直至所述当前体对象中所有内表面均被访问预设次数。
[0014]本专利技术的另一个目的在于提供一种室内空间三维拓扑关系构建系统，所述系统包括：面集合获取模块，用于获取室内空间体对象的离散面集合，对所述离散面集合进行预处理，以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连；面集合排序模块，用于区分所述离散面集合的内表面与外表面，依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序；体对象构建模块，用于确定所述离散面集合的起始搜索面，通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面，以构建当前体对象；拓扑邻接关系构建模块，用于构建所述当前体对象的所有相邻体，并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。
[0015]进一步的，上述室内空间三维拓扑关系构建系统，其中，所述离散面集合获取模块具体用于：对所述离散面集合进行结点匹配以确定结点坐标；根据所述结点坐标以及所述离散面集合中原始多边形顶点顺序依次建立边与结点、环与边和面与环的层次组合关系，并构建边与面的关联关系。
[0016]本专利技术通过获取待构建室内空间体对象的离散面集合，并以公共边对面集合进行排序，在对面集合进行排序时，通过计算面的法向量积的方式直接确定面之间相对位置关系，避开了传统方法中通过计算面的绝对位置以确定面之间相对位置的思路，避本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种室内空间三维拓扑关系构建方法，其特征在于，所述方法包括：获取室内空间体对象的离散面集合，对所述离散面集合进行预处理，以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连；区分所述离散面集合的内表面与外表面，依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序；确定所述离散面集合的起始搜索面，通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面，以构建当前体对象；构建所述当前体对象的所有相邻体，并建立所述当前体对象与所述相邻体之间的拓扑邻接关系。2.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法，其特征在于，所述获取室内空间体对象的离散面集合，对所述离散面集合进行预处理，以使所述离散面集合中的所有面都在公共边拓扑相连的步骤包括：对所述离散面集合进行结点匹配以确定结点坐标；根据所述结点坐标以及所述离散面集合中原始多边形顶点顺序依次建立边与结点、环与边和面与环的层次组合关系，并构建边与面的关联关系。3.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法，其特征在于，所述区分所述离散面集合的内表面与外表面，依据三维空间向量积的性质对所述离散面集合中的面进行排序的步骤包括：区分所述离散面集合的内表面与外表面，选取任一所述外表面为起始搜索面，并获取所述外表面的法向量；选定所述起始搜索面的一条边为公共边，获取所述离散面集合中与所述公共边关联的其他面的法向量；创建面集合排序序列，并根据所述外表面的法向量与所述其他面的法向量对所述离散面集合进行排序。4.根据权利要求1所述的室内空间三维拓扑关系构建方法，其特征在于，所述确定所述离散面集合的起始搜索面，通过所述起始搜索面搜索所述起始搜索面的最邻近面，以构建当前体对象的步骤包括：选取任一所述外表面为起始搜索面，将所述起始搜索面所包含的内环面加入当前体对象的记录中；计算所述当前体对象中所有面的外环边的度，直至所有面外环边的度均为预设值，以完成所述当前体对象的构建。5.根据权利要求4所述的室内空间三维拓扑关系构建方法，其特征在于，所述计算所述当前体对象中所有面的外环边的度，直至所有面外环边的度均为预设值，以完成所述当前体对象的构建的步骤包括：若存在度为非预设值的边，则以该边所在的面为搜索面在该边进行最邻近面搜索，并将所述最邻近面加入当前体的记录中。6.根据权利要求4所述的室内空间三维拓扑关系构建方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙群，詹新武，汤璞，易志华，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：