[0001] 本发明涉及用于生成建筑信息模型的方法和系统，以及适合于执行该方法的步骤的计算机程序产品。

[0002] 在建筑业中存在对现有建筑的高数字化需求。不过，针对这些现有建筑，经常既不存在所谓的BIM模型，其中“BIM”代表“Building Information Modeling（建筑信息建模）”（德语Gebäudemodellierung （建筑建模）或Bauwerksdatenmodellierung（建筑数据建模））并且也可以被称为建筑信息模型，也不存在其他数字3D模型。这些模型例如在即将进行的对建筑物的翻新和整修工作方面将是有帮助的。利用BIM模型和相应的BIM软件，可以在使用第三方工具、诸如疏散路线模拟的情况下执行BIM过程、如材料估算、静态分析和其他分析。

[0003] 替代于此，常常仅存在二维规划（2D规划），根据这些二维规划可以产生三维模型（3D模型）。这些3D模型可以借助对象识别来用正式的对象描述、诸如门和窗补充。不过，在这种方法中可能产生如下问题：建筑的改变、诸如移除墙壁并没有被记录在原始2D规划中。由此，据此得出未反映物理建筑的当前状态的3D模型。

[0004] 替代于这种方法，也可以借助激光扫描来产生建筑的3D点云模型。在这种方法中确保三维模型与建筑的当前状态相对应。这种方法的缺点是，大量信息、诸如墙壁的厚度或材料没有包含在所扫描的表面中并且必须事后在建筑模型中被输入。所产生的建筑模型的这种调整通常是耗时的而且可能易于出错，因为需要经由多个接口和/或不同手工业部门（Gewerke）的人员的信息交换。在根据来自3D扫描的点云产生3D模型时，建筑的房间相继地利用激光来扫描。这里，在将各个房间结合在建筑的整体模型中时，此外可能出现不精确性，因为从两侧扫描的相同墙壁的点云表示未能充分地被参考。利用房间识别原理，记录区域可以根据其特定的房间几何形状在整体规划中常常足够好地被定位。不过，该方法在具有大量相同房间的建筑（诸如酒店或办公综合楼）的情况下达到其极限，因为这里房间不能根据典型对象（以基于规则或基于数据的方式）来明确区分并且必须附加地跟踪地理位置，以便在3D模型中将房间正确地相互连接。

[0042] 尤其，以下实施例仅示出尤其根据本发明的教导的这种实现可能看起来如何的示例性实现可能性，因为命名所有这些实现可能性是不可能的并且对于本发明的理解而言也没有用或没有必要。

[0043] 所有在现有技术中常规的用于实现本发明的可能性对于知晓一个/多个方法权利要求的本领域（相关）技术人员而言当然也是已知的，使得尤其不需要在说明书中的单独公开。

[0044] 图1示出根据本发明的用于生成建筑信息模型的方法的第一实施例的流程图，该建筑信息模型例如可以被用于处理建筑。该流程图示出该方法的方法步骤。

[0045] 该方法尤其可以至少部分地是计算机实施的。该方法包括如下过程步骤：在该方法的第一步骤S1中，读入建筑的二维的、数字化的建筑规划。建筑规划可以例如是平面图或电气安装规划。该建筑规划包括建筑对象和被分配给建筑对象的建筑对象数据。例如，平面图包括关于墙壁、门、窗等的位置或尺寸。电气安装规划包括例如插座、开关等的位置、型号/类型。

[0046] 在该方法的下一步骤S2中，借助扫描单元、诸如激光扫描仪对建筑的至少一个部分、诸如房间进行扫描并输出相应的三维建筑数据。三维建筑数据可以例如作为点云存在。优选地，针对这种房间扫描，根据建筑规划规定激光扫描仪的起点。房间扫描优选地可以从该起点开始沿着在建筑规划中预先给定的轨迹或路线进行，也就是说，扫描仪优选地沿着预先给定的轨迹移动并在此逐段地对建筑进行扫描。

[0047] 在下一步骤S3中，将三维建筑数据与建筑规划进行比较，其中对在扫描单元的位置处建筑规划的至少一个子区域进行评估，并输出所得到的比较数据。比较数据可以例如被理解为比较的结果。比较数据可以包括例如三维建筑数据与建筑规划的一致性或偏差。尤其，该方法步骤可以借助为此所训练的机器学习模型来执行，其中该机器学习模型优选地被训练为根据三维建筑数据和二维建筑规划输出比较数据。在这种情况下，比较数据可以例如包括3D数据与2D规划的一致性的概率说明。

[0048] 在下一方法步骤S4中，根据比较数据检测至少一个建筑对象、诸如墙壁。紧接着输出该检测到的建筑对象的在建筑规划中存放的建筑对象数据、诸如墙壁厚度或建筑材料。

[0049] 优选地，方法步骤S2至S4可以迭代地被重复，以便基本上在时间上与借助扫描单元对建筑的扫描并行地执行这些方法步骤。

[0050] 替代于或者附加于步骤S4，可以在步骤S8中根据比较数据检测三维建筑数据与建筑规划的偏差。在这种情况下，可以在步骤S9中根据三维建筑数据生成建筑对象数据。例如，可以根据三维建筑数据生成墙壁并提供代表墙壁的相应的三维数据。

[0051] 在下一步骤S5中，根据所获取的三维建筑数据生成建筑信息模型。在此，首先创建建筑或所扫描的建筑区域的三维计算机辅助模型。

[0052] 紧接着，在步骤S6中，将所检测到的和/或所生成的建筑对象集成到建筑信息模型中。换言之，建筑信息模型尤其被补充建筑对象数据。

[0053] 在下一步骤S7中，输出所生成的建筑信息模型，用于处理建筑，诸如用于维护、维修、结构改变等。紧接着，可以借助建筑信息模型例如对建筑进行维护、翻新、改变等。

[0054] 图2示出根据本发明的用于生成建筑的至少一部分、诸如房间的建筑信息模型、诸如3D‑BIM模型的方法的另一实施例的示意图。

[0055] 示出建筑的一个房间的数字化二维平面图2DP。该平面图可以被用作该方法的出发点。例如，可以根据平面图2DP规定用于扫描房间的激光扫描仪的起点SP和轨迹T。借助激光扫描仪，可以从起点SP开始沿着轨迹T获取S2房间的三维建筑数据。根据这些三维建筑数据可以创建房间的三维建筑信息模型BIM。尤其，根据扫描所产生的点云可以在扫描期间与平面图进行比较。

[0056] 通过三维数据与建筑规划2DP的迭代比较S3，可以确定建筑对象OBJ并输出相应的建筑对象数据。这种同步可以例如通过使扫描仪沿着预先定义的轨迹T移动来实现。这种跟踪方法尤其具有如下优点：与基于GPS的定位相比，GPS信号在建筑内部的有限的精度不再起作用。

[0057] 例如，可以以这种方式检测墙壁OBJ并根据建筑规划2DP中的信息来确定墙壁厚度。建筑对象数据、诸如墙壁厚度和/或墙壁材料可以被集成到建筑信息模型BIM中。此外，可以确定三维建筑数据与平面图的偏差并将相应的信息并入建筑信息模型BIM中。

[0058] 如果在扫描期间同时也考虑建筑的平面图规划，则标准对象OBJ、如门、窗和/或卫生设施与其标准化的名称和尺寸因此已经可以被转移到建筑模型BIM中。因此，例如不是必需的是，扫描设备中的集成对象识别检测这些标准元素。保持空闲的计算资源可以例如被用于识别剩下的建筑对象。由此可以减少房间扫描所需的时间。

[0059] 关于墙壁，平面图规划提供其他附加信息。因此可以在扫描期间识别墙壁。通过并行考虑平面图，可以附加地在模型中定义相应的墙壁厚度和/或墙壁材料以及邻接的房间，而不需要访问扫描仪的地理数据。

[0060] 除了房间的扫描之外，同样可以考虑相应的布线图或电气安装规划。尤其，该方法可以附加地和/或替代地利用电气安装规划代替平面图来执行。因此也可以表征现有建筑的技术装备。各个装备元件可以借助产品目录和所存放的建筑数据、诸如相应的建筑技术的安装日期、所安装的设备的制造商等、更准确地说根据设备型号/设备类型来限制。因此例如也可以提出现代化措施的建议。

[0061] 图3示出根据本发明的用于生成建筑的建筑信息模型、诸如BIM模型的方法的另一实施例的示意图。

[0062] 优选地，针对该方法存在数字化/矢量化形式、诸如作为2D CAD规划的二维建筑规划。如果建筑规划仅以纸质形式或作为扫描存在，则首先执行所有线和其他基元的矢量化，对此存在已知方法。

[0063] 在矢量化的建筑规划中，可选地选择用于生成BIM模型的方法的起点，该起点也可以在实际环境中、例如在建筑的房间中找到。起点优选地具有至少一个局部独特的、几何上可描述的特性，诸如墙壁的角点。该特性也可以针对扫描仪在实际环境中被重新找到。起点的规定尤其在建筑具有大量类似的房间（诸如酒店或医院）时是有利的。在所记录的特性系列可以明确地被分配给规划中的一个房间时，可以取消起点的规定。在这种情况下，可以例如自动地找到该方法的起点。

[0064] 从该起点开始，借助扫描仪沿着预先给定的轨迹扫描房间，优选地直到在扫描中和在建筑规划中识别出另一独特的特征或建筑对象，诸如房间角落、内置式家具等。对地板和天花板的记录可以类似地进行。现在根据来自2D规划的已知的结构修正这样根据扫描所生成的点云并由此生成3D‑BIM模型的部分（见下文）。此后，可以将检测到的建筑对象设置为新的起点并重复该方法，优选地直到到达原始起点。该方法不仅可以在线地、即在扫描期间进行，或者可以离线地在事后的数据评估的过程中进行。

[0065] 在该方法中也不能识别当前所扫描的建筑区域或建筑对象与建筑规划中的下一个可预期的建筑对象之间的一致性。 例如，当对建筑进行了没有包含在2D建筑规划中的改变时，情况可能如此。在这种情况下，可以生成合适的2D建筑对象。优选地，生成建筑对象，其尽可能好地与当前的扫描相匹配，即基本上与三维建筑数据一致。优选地，可以提出与预定义的、被证明的模式相对应的建筑对象，诸如，墙壁是通常以90°的角与另一墙壁相交的平坦的面。例如，这种2D建筑对象可以以存储在库中的方式存在。例如，然后可以在建筑信息模型中添加建筑规划中的墙壁，以便实现与三维建筑数据的一致性。如果不能添加导致一致性的建筑对象，也可以替代地将未被处理的点云接收到所生成的建筑信息模型中或相应地投影到二维建筑规划中。

[0066] 用于基于当前的二维建筑规划生成3D‑BIM模型的方法可以如下进行：首先，借助扫描仪扫描建筑的房间的区段。作为扫描的结果，输出三维建筑数据。
在扫描S2了房间的相应区段之后，根据该区段生成代表2D CAD中的相应的区段的线，S31、S32。

[0067] 为此，将三维建筑数据与建筑规划进行比较，其中评估在扫描单元的位置处建筑规划的至少一个子区域。这包括根据三维建筑数据确定S31水平结构。为该水平结构生成S32第一线。该方法基于：在2D规划中绘出的建筑中的结构通常与表面垂直。

[0068] 水平结构可以例如根据三维建筑数据通过如下方式来检测：对在垂直方向上相叠的数据点计数。然后将最上面的数据点水平地彼此连接，所述数据点基本上、即在预先给定的不精确性之内处于同一高度。换言之，水平线由相邻的数据点形成，只要所述相邻的数据点在垂直方向上具有基本上/在预先给定的公差范围之内一致的数量。优选地，数据点可以这样被组合成尽可能长的线或其他图形基元。例如，形成这种水平结构的各个最上面的数据点可以通过对扫描点计数来确定。

[0069] 现在将这样所获得的线或基元与二维建筑规划中的线进行比较S33，其中优选地确定所获得的线与建筑规划的结构之间的最小距离。优选地确定优化的分配。在此情况下，尤其可以考虑扫描仪在房间中或建筑规划中的位置。

[0070] 紧接着，可以对被分配给第一线的三维建筑数据或扫描的点云的位置进行修正S34。例如，可以根据第二线的位置修正被分配给第一线的三维建筑数据的空间坐标。在此情况下，属于该线的点可以例如在垂直或水平方向上被移位，使得所述点与建筑规划的所分配的线一致。因此，例如可以补偿扫描中的、诸如角落中的位置不精确性。附加地，由扫描仪记录的图像纹理、诸如墙壁（例如砖墙）的表面情况可以被转移到点上。然后，这些来自三维数据的信息紧接着同样可以被接收到3D‑BIM模型（见下文）中。

[0071] 从点云中提取S35所检测到的建筑对象在Z方向/垂直方向上的未包含在2D建筑规划中的伸展。这可以例如在如下假设下确定：线与地板平行地延伸，使得在垂直方向上的相应的数据点可以被计数并换算成高度说明。

[0072] 紧接着，可以检查S4，建筑规划中的被分配给三维建筑数据的线是属于上级结构还是属于建筑对象。在所示出的示例中，2D线属于2D规划中具有阴影线的多边形，该多边形根据阴影线描述墙壁。

[0073] 根据来自扫描的三维建筑数据可以生成3D‑BIM模型。3D‑BIM模型尤其可以作为数据结构输出。3D‑BIM模型可以被应用于建筑的处理，诸如用于翻新或整修。

[0074] 根据扫描获得的BIM对象、例如墙壁元素的砖结构的表面可以存储在3D‑BIM模型中。例如，可以为BIM对象存储建筑材料类型“砖”。可以根据建筑规划确定墙壁XYZ的相应的墙壁厚度和/或建筑材料并输入S6到BIM模型中。在此情况下，优选地仅仅采用墙壁的角点并且利用线连接这些角点就足够了。根据剩余的点可以可选地生成对象的已知正面的纹理并与BIM对象一起存放。此外，可以补充可以在规划中的描述中找到的确定的特性和对象。这样例如可以补充根据2D建筑规划包含在相应的墙壁中的窗、管道或钢梁。针对这些对象在z方向上的伸展优选地做出确定的假设（例如标准化的长度）。此外，这些对象也可以用作继续进行的建模的起点。

[0075] 图4示意性地示出用于生成建筑信息模型的方法的一个方面的实施例。

[0076] 示意性地概述了三维建筑数据3DD与建筑规划的比较S3的方法步骤的变型方案，该方法步骤在图1至图3中示例性地示出。

[0077] 根据例如作为各个数据点或扫描点SCP形成点云的三维建筑数据3DD确定水平结构。在此情况下，水平结构根据三维建筑数据3DD通过如下方式来确定：对在垂直方向上相叠的数据点/扫描点SCP计数。

[0078] 对相叠的数据点或扫描点SCP的计数可以类似于假想降水计算进行。在此情况下，在算法中，扫描点如（假想）降水一样落到地面并在那里由假想量杯收集。如果相邻的量杯基本上在预先给定的测量不精确性之内包含相同数量的扫描点，则由此导出，所述扫描点属于同一元素、诸如房间高的墙壁或家具。换言之，在z方向上相叠的扫描点SCP优选地相加并分别将在水平方向上的扫描点的数量相互比较。

[0079] 以此方式例如可以确定地板201、墙壁202和/或家具203的区域。优选地，在确定这种建筑对象时考虑水平地相邻的扫描点。

[0080] 如果相邻的数据/扫描点SCP在垂直方向上具有基本上和/或在预先给定的公差范围之内一致的数量，则这些数据/扫描点可以利用线水平地彼此连接。以这种方式，产生线或其他图形基元。紧接着，该所产生的线可以与二维建筑规划的线进行比较，以便确定建筑规划中的与三维建筑数据对应的建筑对象。

[0081] 图5以示意性框图示出根据本发明的用于生成用于建筑G的建筑信息模型的系统100的一个实施例。

[0082] 系统100包括接口101、扫描单元102、比较单元103、检测单元104、模型生成器105、集成单元106和输出单元107。系统100的各个单元或组件尤其经由通信连接相互连接，即它们可以相互交换数据。

[0083] 系统100尤其可以包括至少一个处理器并且尤其包括硬件和软件组件。尤其，各个单元可以分别包括接口和/或存储单元，以便处理数据、诸如建筑数据。

[0084] 接口101设立为读入建筑G的二维建筑规划2DP、诸如平面图或电气安装规划。二维建筑规划包括建筑对象和被分配给建筑对象的建筑对象数据。建筑规划优选地作为文件或数据结构存在。建筑规划中的建筑对象例如是真实建筑中的真实/物理建筑对象的示意性二维图像或数字表示。

[0085] 扫描单元102设立为获取建筑的至少一部分的三维建筑数据。扫描单元102例如可以是扫描仪/激光扫描仪。扫描单元102扫描建筑的至少一个子区域并提供笛卡尔坐标系中的数据点，这些数据点作为点云再现所扫描的子区域的三维视图。扫描单元102尤其可以设计为移动的，其中该扫描单元例如经由无线通信连接与系统100的其余单元连接，以便传送所获取的三维建筑数据。因此，扫描单元102例如可以沿着根据建筑规划所确定的路线/轨迹移动并且以这种方式扫描建筑G。

[0086] 比较单元103设立为将三维建筑数据3DD与建筑规划2DP进行比较，其中评估在扫描单元的位置处建筑规划的至少一个子区域。在此情况下尤其将三维建筑数据与建筑规划的二维数据进行比较，如示例性地根据图3所解释的那样。此外，比较单元103设立为输出作为该比较的结果的相应的比较数据CD。比较数据CD可以包括三维建筑数据与建筑规划的一致性或偏差。这种数据比较优选地针对扫描单元102的位置处和/或环境中的建筑规划的数据进行。换言之，优选地，针对该比较只考虑在扫描单元102的当前位置处在预先给定的区域内的建筑规划的数据。

[0087] 检测单元104设立为根据比较数据CD检测建筑规划中的至少一个建筑对象OBJ，并输出被分配给所检测到的建筑对象的建筑对象数据OBJD和/或建筑对象OBJ。在比较数据CD包括三维建筑数据3DD与建筑规划2DP之间的偏差的情况下，系统100可以进一步包括对象生成单元（未示出），该对象生成单元设立为根据三维建筑数据生成并向集成单元提供建筑对象和相应的建筑对象数据。

[0088] 模型生成器105设立为根据三维建筑数据3DD生成建筑信息模型。因此，模型生成器105根据所获取的三维建筑数据创建3D模型，所述扫描单元103已获取所述三维建筑数据。

[0089] 集成单元106设立为将所检测到的建筑对象OBJ和所分配的建筑对象数据OBJD集成到建筑信息模型BIM中。例如，“集成”可以被理解为读入、存储和/或与三维模型链接。

[0090] 输出单元107设立为输出所生成的建筑信息模型，用于处理建筑。建筑G例如可以借助建筑信息模型BIM被处理、诸如整修。

[0091] 所有所描述和/或描绘的特征都可以在本发明的范围内有利地彼此组合。本发明并不限于所描述的实施例。