一种建筑数字孪生建模方法技术

本发明专利技术涉及数字孪生技术领域，且公开了一种建筑数字孪生建模方法，包括S101，利用无人机搭载的拍摄装置以及在固定位置安装的拍摄装置获取建筑场景的视频流，并从视频流中逐帧获取待处理图像帧；S102，对图像帧中包括的每一实体对象进行二维目标检测，并将得到的二维目标检测结果数据输入至三维模型中；S103，对步骤S102产生的模型进行坐标校准，包括无人机拍摄数据生产的初步三维模型与固定拍摄装置拍摄数据产生的模型合并校准，以及动态物坐标校准；S104，根据不断获取的拍摄数据对数字孪生模型进行场景更新。本发明专利技术中，通过固定拍摄和无人机俯拍进行联动建模，增加建模的全面性和准确性。和准确性。和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑数字孪生建模方法


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，尤其涉及一种建筑数字孪生建模方法。

技术介绍

[0002]数字孪生是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
[0003]具体地，建筑数字孪生是指在工程建设的应用场景中，为了更加直观清晰地展示目标实体建筑的空间布局结构，工程建设人员通常会在目标实体建筑建成之后，构建一个能够反映目标实体建筑的物理与功能特性的建筑信息模型，将构建的建筑信息模型作为目标实体建筑的数字孪生模型，以通过数字孪生模型来便捷性地管理目标实体建筑的过程。
[0004]但现有的数字孪生建模在建筑建造方面建模获取途径不够，导致建模精准度差的问题。
[0005]为此，我们提出一种建筑数字孪生建模方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种建筑数字孪生建模方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案，一种建筑数字孪生建模方法，其特征在于：
[0008]S101，利用无人机搭载的拍摄装置以及在固定位置安装的拍摄装置获取建筑场景的视频流，并从视频流中逐帧获取待处理图像帧；
[0009]S102，对图像帧中包括的每一实体对象进行二维目标检测，并将得到的二维目标检测结果数据输入至三维模型中；
[0010]S103，对步骤S102产生的模型进行坐标校准，包括无人机拍摄数据生产的初步三维模型与固定拍摄装置拍摄数据产生的模型合并校准，以及动态物坐标校准；
[0011]S104，根据不断获取的拍摄数据对数字孪生模型进行场景更新。
[0012]作为优选，无人机拍摄需要进行：航高的确认，根据精度要求，参照倾斜影像分辨率与比例尺的关系计算航高，保持飞机和摄影基准面为一定相对高度，获取一定分辨率的图像，同时根据拍摄区域地表起伏，适当调节航高保证分辨率稳定；
[0013]重叠率确认，重叠率指的就是两张照片之间重叠的部分，分为旁向重叠率和航向重叠率，航空摄影中，沿两条相邻航线所摄的相邻像片上有同一地面影像部分称为旁向重叠和航向重叠，重叠度越高，相邻两张影像上的同名地物点也就越多，匹配的同名点数量也就越多，定位精度也就越高，但是重叠度的增加又会导致影像的数量增多，增加了内业数据处理的工作量，为了兼顾定位精度和作业效率通常将影像重叠度分别设置成80％和70％。
[0014]航拍时间的确认，为保证纹理清晰且亮度足够，一般采用中午12时进行拍摄，获取
地面阴影最小，亮度最高，提升空中三角测量匹配精度，提高建模纹理质量；
[0015]固定拍摄装置数量不限，固定拍摄装置散布于目标实体建筑中。
[0016]作为优选，二维目标检测结果至少包括：每一所述实体对象的所属类别以及每一所述实体对象在所述待处理图像帧中所在的图像区域边界框。
[0017]作为优选，针对步骤S102中的输入至三维模型步骤，首先根据空中三角测量将无人机拍摄数据生成点云及初步三维模型，利用固定拍摄装置对无人机拍摄不清晰或无法拍摄的位置进行三维模型合并补充，利用二维目标检测结果将三维模型中相应的动态物删除，保留静态物如墙壁、立柱等模型，完成完整的建筑三维模型，再根据二维目标检测结果导入相应的动态物三维模型，如运输车，工具等物体。
[0018]作为优选，坐标校准使用数据配准方法，数据配准是将处于不同的空间坐标系的点集转换到统一的坐标系中，即计算出2个空间坐标系的旋转变换关系，这里采用手动粗配准与自动精配准结合的方法进行点云配准，精配准采用的是ICP点云匹配算法。
[0019]作为优选，所述实体对象在现实场景中与相应的虚拟模型在相应的数字孪生建筑模型之间的显示差异，所述显示差异用于表征每一所述实体对象在实体信息上的方向显示差异和/或每一所述实体对象在实体位置上的位置显示差异。
[0020]作为优选，所述建筑数字孪生构建方法可以运行于终端设备或者是服务器；其中，终端设备可以为本地终端设备，当建筑数字孪生构建方法运行于服务器时，该建筑数字孪生构建方法则可以基于云交互系统来实现与执行，其中，云交互系统至少包括服务器和客户端设备(也即终端设备)
[0021]作为优选，为检测权利要求1中的实体对象与数字孪生建筑模型之间存在的显示差异，在建模方法中提出三维模型信息检测工具，该工具包括三维模型坐标检测和三维模型信息检测；
[0022]三维模型坐标检测利用步骤S103中方法进行动态监测；
[0023]三维模型信息检测通过建筑过程中的物料信息，人员工作信息，建筑计划信息进行导入，每次信息检测周期的初始三维模型扫描结果与上次三维模型扫描结果进行对比，获得各处建筑已建成数据是否达标，同时检测每次新型检测周期的物料信息与已建成建筑之间的关联是否符合建筑计划。
[0024]有益效果
[0025]本专利技术提供了一种建筑数字孪生建模方法。具备以下有益效果：
[0026](1)、该一种建筑数字孪生建模方法，通过利用采集到的监控视频数据，对该实体建筑在建造过程中进行三维模型生成，并动态地将实体建筑中的物料，人员、建造计划等在虚拟空间中的数字孪生模型进行联动更新处理，以在目标实体建筑的建造周期内，维持实体建筑与虚拟模型的一致性，从而提高用户对于目标实体建筑建造过程中的维护与管理效率。
[0027](2)、该一种建筑数字孪生建模方法，通过固定拍摄和无人机俯拍进行联动建模，增加建模的全面性和准确性。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方
式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。
[0029]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
的能涵盖的范围内。
[0030]图1为本专利技术流程图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]实施例：一种建筑数字孪生建模方法，如图1所示，图1示出了本申请实施例所提供的一种建筑数字孪生构建方法的流程示意图，其中，所述建筑数字孪生构建方法包括步骤S101
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑数字孪生建模方法，包括步骤S101
‑
S104，其特征在于：S101，利用无人机搭载的拍摄装置以及在固定位置安装的拍摄装置获取建筑场景的视频流，并从视频流中逐帧获取待处理图像帧；S102，对图像帧中包括的每一实体对象进行二维目标检测，并将得到的二维目标检测结果数据输入至三维模型中；S103，对步骤S102产生的模型进行坐标校准，包括无人机拍摄数据生产的初步三维模型与固定拍摄装置拍摄数据产生的模型合并校准，以及动态物坐标校准；S104，根据不断获取的拍摄数据对数字孪生模型进行场景更新。2.根据权利要求1所述的一种建筑数字孪生建模方法，其特征在于：无人机拍摄需要进行：航高的确认，根据精度要求，参照倾斜影像分辨率与比例尺的关系计算航高，保持飞机和摄影基准面为一定相对高度，获取一定分辨率的图像，同时根据拍摄区域地表起伏，适当调节航高保证分辨率稳定；重叠率确认，重叠率指的就是两张照片之间重叠的部分，分为旁向重叠率和航向重叠率，航空摄影中，沿两条相邻航线所摄的相邻像片上有同一地面影像部分称为旁向重叠和航向重叠，重叠度越高，相邻两张影像上的同名地物点也就越多，匹配的同名点数量也就越多，定位精度也就越高，但是重叠度的增加又会导致影像的数量增多，增加了内业数据处理的工作量，为了兼顾定位精度和作业效率通常将影像重叠度分别设置成80％和70％。航拍时间的确认，为保证纹理清晰且亮度足够，一般采用中午12时进行拍摄，获取地面阴影最小，亮度最高，提升空中三角测量匹配精度，提高建模纹理质量；固定拍摄装置数量不限，固定拍摄装置散布于目标实体建筑中。3.根据权利要求1所述的一种建筑数字孪生建模方法，其特征在于：二维目标检测结果至少包括：每一所述实体对象的所属类别以及每一所述实体对象在所述待处理图像帧中所在的图像区域边界框。4.根据权利要求1所述的一种建筑数字孪生建模方法，其特征在于：针对步骤S102中的输入至三维模型步骤，首先根据空中三角...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛婷，严心娥，
申请(专利权)人：西安欧亚学院，
类型：发明
国别省市：