基于点云的室内房间要素及拓扑关系提取

房间要素是室内导航地图的关键要素之一。针对从点云中提取房间要素不仅需要精确提取房间多边形而且需要构建房间构成要素之间的拓扑关系问题，本文提出一种自上而下分割点云并自动记录房间-墙线拓扑关系的房间要素快速提取方法。首先利用点云Z值投影的高度直方图提取天花板点云；其次将天花板点云向XOY面投影，通过欧式聚类分离出每一间房间点云，以房间为单位采用α-shape算法进行房间边界点提取；然后利用随机抽样一致算法(RANSAC)结合欧式聚类方法分割房间边界点得到墙线及其参数信息，并利用墙线中点对无序墙线进行排序后计算相邻墙线的交点作为房间角点；最后，生成房间、墙和角点之间的拓扑关系。实验结果表明，该方法不仅适用于包含平面墙体的建筑点云数据，也适用于包含曲面墙体的情况，具有良好的适应性和有效性。     

源自建筑平面图的室内地图空间数据自动生成方法

以建筑平面图为数据源,提出了一种自动生成室内地图空间数据的方法。首先,结合室内地图空间数据的需求分析了建筑平面图的基本特征,提出了墙段、邻接节点和相邻墙段的概念,并在此基础上建立了自动生成室内地图空间数据的基本流程。然后,根据与柱子相交墙线的相邻关系,建立了与柱子关联墙体连通性的恢复方法;结合渐进扩张与图形推理判断门窗两侧墙体符号局部特征的类型,通过修正门窗外接矩形,建立了与门窗关联墙体连通性的恢复方法和将门窗转换为室内地图点状要素的方法。最后,基于相邻墙段中心线的几何关系,建立了墙体中线的提取算法。以某展览馆的建筑平面图为例进行试验,结果表明本文的方法针对多种复杂情况均有较好的适用性,有效实现了室内地图空间数据的自动生成。     

顾及步行习惯的室内导航网络及其生成算法

室内导航网络是实现室内路径规划和导航的基础。针对现有室内导航网络存在拓扑连通结构不合理、生成路径几何形态不自然等问题,本文依据人类长期以来形成的“抄近路”习性及“避碰”安全需求,提出了一种符合人行走习惯的室内导航网络及其自动生成算法。该导航网络将室内可通行空间划分为普通房间和走廊,普通房间内网络映射为房间结点与门结点的直线连接;形状复杂的走廊空间则依据空间尺度和凹凸性被细分为狭窄走廊空间和开阔走廊空间,狭窄走廊空间以中轴线作为路线,开阔走廊空间则将门结点和通道口结点连接形成完全图;最后将房门结点连接到走廊路线,形成完整室内导航网络。试验结果表明:该模型及其生成算法能够依据室内空间尺度对复杂通行空间进行合理分区,生成与空间特征一致的导航网络结构,使得规划生成的最短路径形态更符合人们的行走习惯。     

房屋三维建模中拓扑结构自动生成方法

在已有的利用影像匹配提取出的房屋特征点的基础上,通过对多边形的拓扑结构的分析,分别提出了自动建立凸多边形和直角多边形拓扑关系的算法。     

基于空间语义的室内导航应用模型研究

室内导航是当前空间信息应用领域的一个热点问题,针对室内空间和室内导航应用需求的特点,提出了一种基于语义的室内空间导航模型。该模型以图论模型为理论基础进行空间的几何抽象和拓扑构建,在准确描述大型建筑室内拓扑关系的基础上,添加模型要素的属性信息以及属性与环境信息的语义关联约束,使模型可以根据出行者的具体需求或环境的变化,改变模型的属性信息,为精细化的导航服务提供基础。     

基于GIS空间实体的自动拓扑模型设计与实现

介绍了以拓扑关系数据为基础的GIS空间点、线、面对象实体模型,给出了基于对象实体模型的自动拓扑关系模型。阐述从自动剪断线、线转弧段、微弧段剔除到自动成区等自动拓扑算法的流程,并给出了相应的应用实例。     

一种顾及拓扑关系的室内三维模型组织和调度方法

针对室内空间三维导航、几何模型高质量渲染的需求与个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在分析室内空间区域功能、明确室内单元类型的基础上,构建了能够表达室内空间各部分拓扑特征,且支持三维路径分析的室内空间网络拓扑关系模型,并在准确把握室内空间区域拓扑逻辑关系的前提下,探讨了顾及室内拓扑关系的空间分割和几何模型的组织和调度策略,以实现室内模型的动态遮断和剔除。实验结果表明,利用所提方法可以实现几何模型的实时遮断和剪裁,大幅度减少模型绘制的数量和数据量,提升数据传输和绘制的效率,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和保证。     

相邻多边形共享边界的一致化改正

针对相邻多边形叠置不能保证精确的拓扑邻近 ,往往产生大量的“碎片”和“缝隙” ,破坏了面状目标间的拓扑一致性这一问题。依据相邻多边形之间的空间关系 ,将共享边界不一致区分为相交型、相离型、交织型 ,将拓扑一致化处理的操作分为咬合式处理和平差式处理 ,并基于Delaunay三角网模型邻近分析 ,探测由三角形集表达的边界不一致局部区域 ,通过三角网骨架线提取来进行边界不一致改正。     

利用细化空间分隔法的房间细部级室内导航元素提取

现有的室内三维模型重建中,通常将墙等承担空间分隔作用的室内导航元素看作一个整体,通过对墙的提取来实现房间子空间的分割.然而,一面墙的两个墙面形态上的差异会造成室内三维重建过程中房间细节的损失,并且引起门窗提取的困难.针对这一现象,提出了一种细化空间分隔的思想,通过将一面墙细化为两个墙面,利用区域生长算法获取墙面角点,从...     

一种利用改进的扫描线算法计算拓扑关系的方法

针对以往拓扑关系计算方法的缺陷,提出一种利用改进的扫描线算法计算矢量数据拓扑关系的算法(TCBSL)。该算法以平面扫描转换法的思想为核心,通过改进扫描线算法结构,并引入拓扑关系判别参数,实现了较为高效地计算矢量数据空间实体之间的拓扑关系。此外,以该算法思想为依据,利用eclipse构建了矢量数据拓扑关系计算模型,并利用该模型对深圳市OSM矢量数据进行实验。实验显示,该算法可以较为正确地计算点线、点面、线线、线面及面面之间的拓扑关系,且效率较高,易于计算机系统的实现。     

一种基于室内点云数据的建筑墙线提取

针对室内点云数据无结构化属性、数据间无连接、不承载语义信息且数据点密度高的特点,结合建筑物点云几何特征和室内导航需求,通过数据降维简化建筑几何特征提取的复杂性,提出一种基于室内点云数据提取建筑物墙线的方法.该方法首先通过向特定方向投影,利用点云密度直方图完成天花板面、地板面和房间墙面的初步分割;然后将房间墙面点云数据向...     

Formal definition of a user-adaptive and length-optimal routing graph for complex indoor environments

Car routing solutions are omnipresent and solutions for pedestrians also exist. Furthermore, public or commercial buildings are getting bigger and the complexity of their internal structure has increased. Consequently, the need for indoor routing solutions has emerged. Some prototypes are available, but they still lack semantically-enriched modelling (e.g., access constraints, labels, etc.) and are not suitable for providing user-adaptive length-optimal routing in complex buildings. Previous approaches consider simple rooms, concave rooms, and corridors, but important characteristics such as distinct areas in huge rooms and solid obstacles inside rooms are not considered at all, although such details can increase navigation accuracy. By formally defining a weighted indoor routing graph, it is possible to create a detailed and user-adaptive model for route computation. The defined graph also contains semantic information such as room labels, door accessibility constraints, etc. Furthermore, one-way paths inside buildings are considered, as well as three-dimensional building parts, e.g., elevators or stairways. A hierarchical structure is also possible with the presented graph model.     

利用点云检测室内导航元素的方法综述

随着大型公共设施的普及和人们室内活动的增多,人们对构建室内精细化导航模型的需求日渐迫切。近年来飞速发展的三维激光扫描、摄影测量、计算机视觉等技术,能够快速高效地获取高精度室内点云数据,为室内精细化导航提供丰富的数据源。如何从海量杂乱的点云中提取出可用于室内导航路径规划的室内导航元素如房间、门窗、楼梯、走廊等,成为了研究的热点和难点。因此,从基于点云的室内导航元素提取所面临的问题出发,综述和评价了近年来各种导航元素提取的相关理论和算法,并针对其各自优缺点,提出利用几何方法与统计方法相结合实现室内导航元素检测和导航网络构建的新思路。     

一种单线与多面要素间的拓扑关系描述方法

本文将线要素与多面要素的拓扑关系分解为简单面要素与其相关线组之间的局部拓扑关系;并将局部拓扑关系细化为线面基本拓扑关系,用度量关系对线面基本拓扑关系进行描述,提出了一种描述单线与多面要素之间拓扑关系的方法,可应用于线与多面要素数据库的建立、数据存储和查询。实验证明了其有效性。     

顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法

针对单直线匹配过程中缺乏考虑邻近直线特征之间关系,纹理断裂处单一直线描述符的弱可靠性,提出了一种顾及拓扑关系的立体影像直线特征可靠匹配算法。该算法首先根据直线间距离、角度等基本拓扑关系对参考影像、搜索影像上提取的直线进行编组;然后将编组得到的直线组作为匹配基元,充分利用直线特征组内的拓扑关系,依次采用核线约束、单应矩阵约束、象限约束、不规则三角形区域灰度相关约束对其进行匹配;最后将同名直线组分裂为两对同名单直线、并对分裂后的结果进行整合、拟合、检核等后处理,得到"一对一"的同名直线。选取典型纹理特征的航空影像和近景影像进行参数分析及直线匹配试验,结果表明,本文算法能获取可靠的直线匹配结果。     

基于Oracle Spatial的空间线/面拓扑关系判断的实现

利用Oracle Spatial提供的简单的空间关系查询操作算子,对九交模型所描述的任意两个2维空间不自相交的线目标与面目标(不含空洞)的拓扑关系判断设计了算法,最终进行了试验验证,实现了线目标与面目标间的19种空间拓扑关系的判断。     

基于Oracle Spatial的空间线／面拓扑关系判断的实现

利用OracleSpatial提供的简单的空间关系查询操作算子,对九交模型所描述的任意两个2维空间不自相交的线目标与面目标（不合空洞）的拓扑关系判断设计了算法,最终进行了试验验证,实现了线目标与面目标间的19种空间拓扑关系的判断。