一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法及系统与流程

本发明涉及一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法及系统，属于建筑施工。

背景技术：

1、在历史建筑使用阶段，随时间推移和外部环境影响，建筑本身会出现局部污损、开裂、脱落等表观损伤。出于历史建筑保留保护价值高的特征，对表观损伤的巡查记录、归档分析是历史建筑运维的普遍需求，也是基本工作之一。表观损伤记录归档的传统方法是完全通过人工来对损伤进行编码、在平面图中标注位置、记录相关数据的，成果形式以散列的纸质文档或电子文件为主。现阶段，随着数字技术发展，已经有单位通过构建历史建筑三维模型，将损伤照片、损伤指标等数据以人工添加绑定点位的方式关联到模型上，实现历史建筑表观损伤的数字化记录归档。

2、历史建筑表观损伤具有随机出现、长期演变、量多面广的特点，现有技术在以下几方面存在缺陷，导致三维模型难以支持平台化应用。首先，三维模型本身更新困难，仍为建模时刻的原始模型，若要更新模型叠加损伤，需要修改原始的整体模型并再次部署；其次，展示效果差，损伤情况未直接反映在模型上，而是通过标记点查看照片；最后，难以自动化同步损伤变化情况，高度依赖人工操作。

技术实现思路

1、针对历史建筑表观损伤更新困难、展示效果差、自动化同步难的问题，本发明提出一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法及系统，以实现三维模型中独立损伤的自动化准确定位、尺度匹配和虚实同步呈现，为历史建筑使用阶段表观损伤的巡查记录、归档分析工作提供基于三维模型的数字化、高效率解决方案。

2、为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

3、一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法，包括如下步骤：

4、步骤一、对历史建筑的三维模型进行单元化处理，将三维模型区分为不同的模型单元，并将每个模型单元的纹理贴图进行展开，形成二维平面贴图，将每个模型单元的二维平面贴图均建立局部坐标系统lcs；

5、步骤二、采集历史建筑表观新增损伤以及已有损伤处新发展的损伤照片，在三维模型中指定损伤照片对应的位置；

6、步骤三、对损伤照片进行处理，剔除背景并提取损伤图像，识别分析取得该损伤图像的尺度数据；

7、步骤四、对损伤图像进行归一化处理，使损伤图像的尺度比例与lcs的尺度比例相一致；

8、步骤五、将归一化处理后的损伤图像按取得的lcs坐标数据叠加至原纹理贴图上，融合生成新纹理贴图；

9、步骤六、采用新纹理贴图替换原纹理贴图，并在前端渲染引擎刷新加载，实现历史建筑的表观损伤在三维模型上的虚实同步和可视化展示。

10、进一步，步骤二中，在三维模型中指定损伤照片对应的位置，具体为，

11、历史建筑的三维模型中，纹理贴图进行网格化处理，并采用网格编码meshid对网格进行标定，meshid与lcs的坐标数据相关联；

12、根据损伤照片中的构件位置，在三维模型中选中对应的网格，从而识别出网格对应的meshid与lcs的坐标数据。

13、进一步，步骤四中，对损伤图像进行归一化处理，具体为，

14、根据原始纹理贴图所代表的实际物体尺度，对lcs进行标定，建立lcs与客观空间尺度的映射关系，并结合损伤图像的尺度数据，计算损伤图像的缩放比例，将损伤图像缩放至与lcs的尺度比例一致。

15、进一步，步骤五中，将归一化处理后的损伤图像按取得的lcs坐标数据叠加至原纹理贴图上，具体为，

16、将损伤图像的中心点按取得的lcs坐标数据位置去融合，实现位置的定位融合；

17、将模型的关键要素作为比对基准，通过图像识别分析照片中损伤图像与关键要素的相对位置关系，对损伤图像的相对位置、旋转角度进行修正。

18、相应地，本发明还提供了一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步系统，包括：

19、纹理贴图单元化处理装置，用以对历史建筑的三维模型进行单元化处理，将三维模型区分为不同的模型单元，并将每个模型单元的纹理贴图进行展开，形成二维平面贴图，将每个模型单元的二维平面贴图均建立局部坐标系统lcs；

20、表观损伤采集装置，用以采集历史建筑表观新增损伤以及已有损伤处新发展的损伤照片，在三维模型中指定损伤照片对应的位置；

21、基于图像识别的损伤数据云端提取装置，用以对损伤照片进行处理，剔除背景并提取损伤图像，识别分析取得该损伤图像的尺度数据；

22、损伤图像尺度归一化处理装置，用以对损伤图像进行归一化处理，使损伤图像的尺度比例与lcs的尺度比例相一致；

23、损伤图像定位融合装置，用以将归一化处理后的损伤图像按取得的lcs坐标数据叠加至原纹理贴图上，融合生成新纹理贴图；

24、纹理贴图更新加载装置，用以将新纹理贴图替换原纹理贴图，并在前端渲染引擎刷新加载，实现历史建筑的表观损伤在三维模型上的虚实同步和可视化展示。

25、本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法及系统，采集历史建筑表观的损伤照片并识别出表观损伤的损伤图像数据和尺寸数据、位置数据，对得到的损伤图像进行归一化处理，并根据位置数据将损伤图像叠加至二维贴图上并融合生成新纹理贴图，然后将新纹理贴图替换原纹理贴图并进行可视化展示。本发明实现了历史建筑三维模型表观损伤的局部更新，避免了频繁修改原始模型及重复部署的复杂工序，实现了损伤图像的自动化虚实同步，而且操作简单，仅需拍摄照片并在模型上指定位置，即可对随机出现损伤进行准确定位、统一尺度同步呈现，通过在三维模型中展示，提升了历史建筑表观损伤的展示效果。

技术特征：

1.一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法，其特征在于，

5.一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种历史建筑表观损伤的三维模型虚实同步方法及系统，属于建筑施工技术领域。所述方法采集历史建筑表观的损伤照片并识别出表观损伤的损伤图像数据和尺寸数据、位置数据，对得到的损伤图像进行归一化处理，并根据位置数据将损伤图像叠加至二维贴图上并融合生成新纹理贴图，然后将新纹理贴图替换原纹理贴图并进行可视化展示。所述方法实现了历史建筑三维模型表观损伤的局部更新，避免了频繁修改原始模型及重复部署的复杂工序，实现了损伤图像的自动化虚实同步，而且操作简单，仅需拍摄照片并在模型上指定位置，即可对随机出现损伤进行准确定位、统一尺度同步呈现，通过在三维模型中展示，提升了历史建筑表观损伤的展示效果。

技术研发人员：任瑛楠,蔡乐刚,张铭,黄轶,谷志旺,王伟茂,韦晋,许馨月,孙沈鹏,包凌飞,童宇,路畅
受保护的技术使用者：上海建工四建集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17