CN106528555A - 一种快速构建建筑物三维模型的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种快速构建建筑物三维模型的系统，包括地图引擎模块、建筑物轮廓抓取模块、建筑物参数设定模块、视角管理模块、墙体管理模块、楼梯管理模块、轨迹管理模块、三维建筑物展示模块和地图载入模块。本发明的快速构建建筑物三维模型的系统通过实时搭建三维建筑物模型，通过三维墙体模型、三维楼梯模型、三维楼板模型的引入，丰富了三维建筑物模型的精确程度，为现场指挥人员提供了各个角度的三维模型视角，在消防应急救援现场，给救援人员的室内精确定位提供了有力的技术保障。

Description

一种快速构建建筑物三维模型的系统
技术领域
本发明涉及建筑物建模的技术领域，特别是涉及一种快速构建建筑物三维模型的系统。
背景技术
传统的地图或建筑物平面图都是通过二维的形式来展示信息。在室内定位中，通过二维的形式展示人员在室内的位置并不直观。这是因为建筑物中还包含了非常重要的高层信息。在应急救援现场，指挥人员不但关注救援人员在室内的水平方向的二维信息，也关注救援人员在建筑中的高度信息。另外建筑物结构复杂，建筑物的墙体、楼梯等关键组成部分都是室内定位与现场救援中比较关键的考虑要素。如何快速在救援现场构建建筑物三维模型，提供给救援人员室内实时定位的功能，成为急需解决的关键问题。
现有技术中，三维建筑物建模技术都需要事先提供建筑物的内部平面图，并且需要利用较长的时间去构建建筑物三维模型。短则一天，长则数天，这种工作模式在消防员救援现场根本无法使用。现有的二维建模技术则过于简单，无法在高层上提供更加直观的信息，从而给现场指挥人员的快速指挥造成了阻碍。
目前的现场应急指挥通信保障能力，对灾害地点建筑物格局和楼宇结构的了解能力等关键方面都暴露出明显的不足。因此，针对城市火灾与突发灾害事故的灭火救援力量的调度、指挥、部署、增援、协同作战等都提出了新的要求。
如果能实现快速的针对突发事件，在最短时间内实现建筑物楼宇的三维模型的搭建，并且实现最准确的墙体与楼梯等关键组成部分的搭建，将对火场等灾害地点的救援人员室内定位与现场指挥人员的指挥提供有力的技术保障。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种快速构建建筑物三维模型的系统，能够快速搭建建筑物的三维建筑模型，从而为消防救援等特殊情况提供及时的信息援助。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种快速构建建筑物三维模型的系统包括地图引擎模块、建筑物轮廓抓取模块、建筑物参数设定模块、视角管理模块、墙体管理模块、楼梯管理模块、轨迹管理模块、三维建筑物展示模块和地图载入模块；所述地图引擎模块用于提供建筑物地理位置查询功能；所述建筑物轮廓抓取模块用于获取建筑物轮廓的形状，并记录建筑物轮廓关键点的像素点坐标；所述建筑物参数设定模块用于设定建筑物的单层高度参数、建筑物在地面以上楼层参数、建筑物在地面以下楼层参数和人员所在的初始楼层参数；所述三维建筑物展示模块用于展示建筑物三维模型；所述视角管理模块用于实现视角恢复、各个楼层的主视图切换，以及各个楼层的俯视图切换；所述墙体管理模块用于实现墙体绘制、墙体隐藏和墙体显示；所述楼梯管理模块用于实现楼梯添加数量控制、楼梯位置操控、楼梯隐藏和楼梯显示；所述轨迹管理模块用于实现轨迹显示、轨迹隐藏、轨迹消除和轨迹回放；所述地图载入模块用于实现全部楼层载入、单层载入、地图移动、地图缩放、地图旋转和地图撤销。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述建筑物轮廓抓取模块所获取的建筑物轮廓的形状是任意的，且建筑物轮廓关键点的像素点坐标都有自身对应的顺序ID号。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述建筑物参数设定模块中，建筑物的单层高度参数表示建筑物的单层高度；建筑物在地面以上楼层参数表示建筑物地面以上的楼层数；建筑物在地面以下楼层参数表示建筑物的地下室层数；人员所在的初始楼层参数表示室内人员运动的起点所在的楼层数。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：根据所述建筑物参数设定模块设定的参数以及所述建筑物轮廓抓取模块抓取的建筑物轮廓关键点的像素点坐标，来构建建筑物三维模型。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述建筑物三维模型包括地面以上的层数以及地面以下的层数、地面以上的楼层编号以及地面以下的楼层编号。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述墙体管理模块中，墙体绘制是指利用鼠标在二维画布上实时绘制墙体直线，绘制完成后，直接将二维画布上的墙体直线坐标点转换成三维建筑物展示模块中的三维坐标点，从而添加相应的三维墙体；墙体隐藏和墙体显示分别是指隐藏和显示三维建筑物展示模块中的三维墙体模型。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述楼梯管理模块中，楼梯添加数量控制是指控制三维建筑物展示模块中加入楼梯的数量；楼梯位置操控是指控制加入的楼梯在三维建筑物展示模块中的位置；楼梯隐藏和楼梯显示分别是指隐藏和显示三维建筑物展示模块中的三维楼梯模型。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述轨迹管理模块中，轨迹消除是指消除三维建筑物展示模块中的人员的运动轨迹；轨迹回放是指回放三维建筑物展示模块中的所有人员的运动轨迹；轨迹显示和轨迹隐藏分别是指显示和隐藏三维建筑物展示模块中的人员运动轨迹。
根据上述的快速构建建筑物三维模型的系统，其中：所述地图载入模块中，全部楼层载入是指将本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的所有楼层上；单层载入是指将本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的单个楼层上；地图移动是指移动三维建筑物展示模块中建筑物平面图的位置；地图缩放是指缩放三维建筑物展示模块中建筑物平面图的大小；地图旋转是指旋转三维建筑物展示模块中建筑物平面图的角度；地图撤销是指撤销三维建筑物展示模块中建筑物平面图。
如上所述，本发明的快速构建建筑物三维模型的系统，具有以下有益效果：
(1)在消防救援现场的室内定位中，能够快速搭建发生火灾的建筑物三维模型；
(2)在消防救援现场的室内定位中，能够快速搭建发生火灾的建筑物的墙体三维模型；
(3)在消防救援现场的室内定位中，能够快速搭建发生火灾的建筑物的楼梯三维模型；
(4)在消防救援现场的室内定位中，能够在救援现场快速导入建筑物楼层的平面图；
(5)通过对三维建筑物模型的视角操控，给现场指挥人员提供最佳的视角监控，提供消防救援人员在三维建筑物中的实时位置；
(6)为现场指挥人员快速、准确下达现场指挥命令奠定了信息技术保障；
(7)实时性好，适用于任何建筑物轮廓形状。
附图说明
图1显示为本发明的快速构建建筑物三维模型的系统的结构示意图；
元件标号说明
1 地图引擎模块
2 建筑物轮廓抓取模块
3 建筑物参数设定模块
4 视角管理模块
5 墙体管理模块
6 楼梯管理模块
7 轨迹管理模块
8 三维建筑物展示模块
9 地图载入模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
参照图1，,本发明的快速构建建筑物三维模型的系统包括地图引擎模块1、建筑物轮廓抓取模块2、建筑物参数设定模块3、视角管理模块4、墙体管理模块5、楼梯管理模块6、轨迹管理模块7、三维建筑物展示模块8和地图载入模块9。
地图引擎模块1用于提供建筑物地理位置查询功能。具体地，可以在地图引擎模块上找到建筑物的轮廓图。
建筑物轮廓抓取模块2用于获取建筑物轮廓的形状，并记录建筑物轮廓关键点的像素点坐标。其中，建筑物轮廓的形状可以是任意的，没有形状上的限制。所获取的建筑物轮廓关键点的像素点坐标按照顺序一一记录，即每个像素点坐标都有自身对应的顺序ID号。
建筑物参数设定模块3用于设定建筑物的单层高度参数、建筑物在地面以上楼层参数、建筑物在地面以下楼层参数和人员所在的初始楼层参数。其中，建筑物的单层高度参数表示建筑物的单层高度，该高度可以是现场指挥人员对建筑物楼层单层的高度估计，也可以是提供的准确高度。建筑物在地面以上楼层参数表示建筑物地面以上的楼层数。建筑物在地面以下楼层参数表示建筑物的地下室层数。人员所在的初始楼层参数表示室内人员运动的起点所在的楼层数。
根据建筑物参数设定模块中四种参数的设定以及建筑物轮廓抓取模块中抓取的建筑物轮廓关键点的像素点坐标，利用WebGL技术即可构建出带楼板的建筑物三维模型。
具体地，构建建筑物三维模型时，首先，根据建筑物参数设定模块中四种参数的设定，得知建筑物的地面以上的层数和地面以下的层数，从而确定建筑物的层高；其次，根据建筑物轮廓抓取模块中的建筑物轮廓，得知建筑物的轮廓；最后，在已知建筑物的层数以及表面轮廓的情况下，利用webgl三维建模技术，构建建筑物的三维模型。
视角管理模块4用于实现视角恢复、各个楼层的主视图切换，以及各个楼层的俯视图切换。其中，视角恢复是指恢复到系统初始化时的主视图。
墙体管理模块5用于实现墙体绘制、墙体隐藏和墙体显示。其中，墙体绘制是指利用鼠标在二维画布上实时绘制墙体直线，绘制完成后，直接将二维画布上的墙体直线坐标点转换成三维建筑物展示模块中的三维坐标点，从而利用WebGL技术添加相应的三维墙体。墙体隐藏和墙体显示分别是指隐藏和显示三维建筑物展示模块中的三维墙体模型。
楼梯管理模块6用于实现楼梯添加数量控制、楼梯位置操控、楼梯隐藏和楼梯显示。其中，楼梯添加数量控制是指控制三维建筑物展示模块中加入楼梯的数量。楼梯位置操控是指控制加入的楼梯在三维建筑物展示模块中的位置，用以摆正楼梯的位置。楼梯隐藏和楼梯显示分别是指隐藏和显示三维建筑物展示模块中的三维楼梯模型。
轨迹管理模块7用于实现轨迹显示、轨迹隐藏、轨迹消除和轨迹回放。其中，轨迹消除是指消除三维建筑物展示模块中的人员的运动轨迹。轨迹回放是指回放三维建筑物展示模块中的所有人员的运动轨迹。轨迹显示和轨迹隐藏分别是指显示和隐藏三维建筑物展示模块中的人员运动轨迹。
三维建筑物展示模块8用于展示建筑物三维模型。其中，建筑物三维模型包括地面以上的层数以及地面以下的层数、地面以上的楼层编号以及地面以下的楼层编号。具体地，地面以上的楼层编号为正整数，地面以下的楼层编号为负整数。
地图载入模块9用于实现全部楼层载入、单层载入、地图移动、地图缩放、地图旋转和地图撤销。其中，全部楼层载入是指将本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的所有楼层上。单层载入是指将本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的单个楼层上。地图移动是指移动三维建筑物展示模块中建筑物平面图的位置。地图缩放是指缩放三维建筑物展示模块中建筑物平面图的大小。地图旋转是指旋转三维建筑物展示模块中建筑物平面图的角度。地图撤销是指撤销三维建筑物展示模块中建筑物平面图。
下面结合具体实施例来阐述本发明的快速构建建筑物三维模型的系统快速构建建筑物三维模型的过程。
1)在地图引擎模块上对建筑物地理信息位置进行查询，可以在地图引擎上找到建筑物的轮廓图。
2)在建筑物轮廓抓取模块中，获取建筑物轮廓的形状。其中，建筑物轮廓的形状可以是任意的，没有形状上的限制。
3)在获取建筑物轮廓的同时，自动记录建筑物轮廓关键点的像素点坐标，并将像素点坐标于其得到的顺序相对应，即每个像素坐标点都有自身对应的顺序ID号。
4)在建筑物参数设定模块中设定筑物的单层高度参数、建筑物在地面以上楼层参数、建筑物在地面以下楼层参数和人员所在的初始楼层参数；其中，建筑物的单层高度参数表示建筑物的单层高度，该高度可以是现场指挥人员对建筑物楼层单层的高度估计，也可以是提供的准确高度。
5)根据建筑物参数设定模块中四种参数的设定以及建筑物轮廓抓取模块中抓取的建筑物轮廓关键点，利用WebGL技术构建出带楼板的建筑物三维模型。
6)建筑物三维模型包括地面以上的层数以及地面以下的层数，包括地面以上的楼层编号以及地面以下的楼层编号。其中，地面以上的楼层编号为正整数，地面以下的楼层编号为负整数。
7)建筑物三维模型在三维建筑物展示模块中进行渲染。
8)通过视角管理模块控制三维建筑物展示模块中的三维建筑物的主视图视角以及俯视图视角。
9)通过墙体管理模块中的墙体绘制功能来绘制建筑物的墙体。用户利用鼠标在二维画布上实时绘制墙体直线，绘制完成后，直接将二维画布上的墙体直线坐标点转换成三维建筑物展示模块中的三维坐标点，从而利用WebGL技术添加相应的三维墙体。
10)通过墙体隐藏功能来隐藏三维建筑物展示模块中的墙体；通过墙体显示功能来显示三维建筑物展示模块中的墙体。
11)通过楼梯管理模块中的楼梯添加功能在三维建筑物展示模块中加入三维楼梯模型。
12)通过楼梯添加数量控制功能控制在三维建筑物展示模块中加入楼梯的数量。
13)通过楼梯位置操控功能来控制加入的楼梯在三维建筑物展示模块中的位置，以摆正楼梯的位置。
14)通过隐层楼梯、显示楼梯的功能来隐藏与显示三维建筑物展示模块中的三维楼梯模型。
15)通过轨迹消除功能来消除三维建筑物展示模块中的人员的运动轨迹。
16)通过轨迹回放功能来回放三维建筑物展示模块中的所有人员的运动轨迹。
17)通过轨迹显示和轨迹隐藏功能来控制三维建筑物展示模块中的人员运动轨迹的显示与隐藏。
18)通过地图载入模块中的全部楼层载入功能将用户本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的所有楼层上。
19)通过单层载入功能将用户本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块的单个楼层上。
20)通过地图移动功能来移动三维建筑物展示模块中建筑物平面图的位置。
21)通过地图缩放功能来缩放三维建筑物展示模块中建筑物平面图的大小。
22)通过地图旋转功能来旋转三维建筑物展示模块中建筑物平面图的角度。
23)通过地图撤销功能来撤销三维建筑物展示模块中建筑物平面图。
综上所述，本发明的快速构建建筑物三维模型的系统在消防救援现场的室内定位中，能够快速搭建发生火灾的建筑物三维模型；在消防救援现场的室内定位中，能够快速搭建发生火灾的建筑物的墙体三维模型；在消防救援现场的室内定位中，能够快速搭建发生火灾的建筑物的楼梯三维模型；在消防救援现场的室内定位中，能够在救援现场快速导入建筑物楼层的平面图；通过对三维建筑物模型的视角操控，给现场指挥人员提供最佳的视角监控，提供消防救援人员在三维建筑物中的实时位置；为现场指挥人员快速、准确下达现场指挥命令奠定了信息技术保障；实时性好，适用于任何建筑物轮廓形状。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：包括地图引擎模块、建筑物轮廓抓取模块、建筑物参数设定模块、视角管理模块、墙体管理模块、楼梯管理模块、轨迹管理模块、三维建筑物展示模块和地图载入模块；
所述地图引擎模块用于提供建筑物地理位置查询功能；
所述建筑物轮廓抓取模块用于获取建筑物轮廓的形状，并记录建筑物轮廓关键点的像素点坐标；
所述建筑物参数设定模块用于设定建筑物的单层高度参数、建筑物在地面以上楼层参数、建筑物在地面以下楼层参数和人员所在的初始楼层参数；
所述三维建筑物展示模块用于展示建筑物三维模型；
所述视角管理模块用于实现视角恢复、各个楼层的主视图切换，以及各个楼层的俯视图切换；
所述墙体管理模块用于实现墙体绘制、墙体隐藏和墙体显示；
所述楼梯管理模块用于实现楼梯添加数量控制、楼梯位置操控、楼梯隐藏和楼梯显示；
所述轨迹管理模块用于实现轨迹显示、轨迹隐藏、轨迹消除和轨迹回放；
所述地图载入模块用于实现全部楼层载入、单层载入、地图移动、地图缩放、地图旋转和地图撤销。
2.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述建筑物轮廓抓取模块所获取的建筑物轮廓的形状是任意的，且建筑物轮廓关键点的像素点坐标都有自身对应的顺序ID号。
3.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述建筑物参数设定模块中，建筑物的单层高度参数表示建筑物的单层高度；建筑物在地面以上楼层参数表示建筑物地面以上的楼层数；建筑物在地面以下楼层参数表示建筑物的地下室层数；人员所在的初始楼层参数表示室内人员运动的起点所在的楼层数。
4.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：根据所述建筑物参数设定模块设定的参数以及所述建筑物轮廓抓取模块抓取的建筑物轮廓关键点的像素点坐标，来构建建筑物三维模型。
5.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述建筑物三维模型包括地面以上的层数以及地面以下的层数、地面以上的楼层编号以及地面以下的楼层编号。
6.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述墙体管理模块中，墙体绘制是指利用鼠标在二维画布上实时绘制墙体直线，绘制完成后，直接将二维画布上的墙体直线坐标点转换成三维建筑物展示模块中的三维坐标点，从而添加相应的三维墙体；墙体隐藏和墙体显示分别是指隐藏和显示三维建筑物展示模块中的三维墙体模型。
7.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述楼梯管理模块中，楼梯添加数量控制是指控制三维建筑物展示模块中加入楼梯的数量；楼梯位置操控是指控制加入的楼梯在三维建筑物展示模块中的位置；楼梯隐藏和楼梯显示分别是指隐藏和显示三维建筑物展示模块中的三维楼梯模型。
8.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述轨迹管理模块中，轨迹消除是指消除三维建筑物展示模块中的人员的运动轨迹；轨迹回放是指回放三维建筑物展示模块中的所有人员的运动轨迹；轨迹显示和轨迹隐藏分别是指显示和隐藏三维建筑物展示模块中的人员运动轨迹。
9.根据权利要求1所述的快速构建建筑物三维模型的系统，其特征在于：所述地图载入模块中，全部楼层载入是指将本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的所有楼层上；单层载入是指将本地电脑上的建筑物平面图加载到三维建筑物展示模块中的单个楼层上；地图移动是指移动三维建筑物展示模块中建筑物平面图的位置；地图缩放是指缩放三维建筑物展示模块中建筑物平面图的大小；地图旋转是指旋转三维建筑物展示模块中建筑物平面图的角度；地图撤销是指撤销三维建筑物展示模块中建筑物平面图。
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