论文论文回忆录提交以获得理学博士学位-计算机科学赫尔米·本·赫米达从定量空间算子到定性空间关系--一种应用于三维物体检测和语义鉴定的新方法2012年12月12日评审团组成：M. FrankBoochs，美因茨大学教授，论文联合主任M. KlausBöhm，美因茨大学教授，考官M. AndréBorrmann，慕尼黑大学教授，报告员M. Christophe Cruz，勃艮第大学高级讲师，论文共同导师M. GillesGesquière，里昂第二大学教授，报告员M. JoergKlonowski，美因茨大学教授，考试员M. Christophe Nicolle，勃艮第大学教授，论文导师M. Andreas Nüchter，德国雅各布斯大学教授，考官在勃艮第大学LE2I实验室CheckSEM项目团队的信息系统和图像系统团队中获得博士学位。3 | P A GE确认书这篇论文的完成为我提供了一个与许多人见面和交流思想的绝佳机会。如果没有一些人的干预及其宝贵的指导和协助，这项工作就不可能完成。首先，我想向陪审团成员表示感谢，他们同意评估我的论文，尽管他们的职业。特别感谢审稿人Gill Gesquière教授和André Borrmann教授，他们利用宝贵的时间对工作进行了评估，并提出了重要建议。也感谢他们对我们的贡献感兴趣，主要是通过他们对本文内容的研究为我们奠定了基础。我还想特别感谢Christophe Nicolle教授在过去的三年里接受了这篇论文的指导。同样，我也要祝贺他专注的远见，并认为他教育了我如何以科学的方式思考，以及如何在不同的阶段塑造科学研究。我也非常感谢i3mainz研究所的负责人Frank Boochs教授，他给了我机会在最好的条件下完成我的论文，同时我在研究所的工作。我衷心感谢HDR博士Christophe Cruz的监督和支持，这是开展这项工作所必需的。他总是在黑暗的时刻支持我。没有他的信仰，没有他的鼓励，没有他的支持，我就不可能成功。我将永远感谢他，永远不会忘记他的关心。如果没有德国研究和教育部根据第1758X09号合同的支持，这篇论文将是非常困难的。我还想确认i3mainz和Le2i的所有工作人员，特别是Adlane Habed博士、AndreasMarbs、Ashish Karmacharya和Hung Truong。最后，我要感谢我所有的家人。我必须首先感谢我的父亲牺牲一切让我回到我现在的位置。喜欢我的母亲，姐妹，兄弟和我的朋友博士叶海亚的话和爱。我不知道该如何感谢我的妻子，她总是站在我身边，支持我完成论文的几个月。她总是相信我能做到，即使我怀疑自己。最后，在随着时间的推移，我们得到了一份非常好的礼物，我们的女儿。我将永远感激我的妻子牺牲了很多时间从她的论文照顾她。THANKSTALOFYOU5 | P A GE摘要本文介绍了3D S空间Q化工具（3DSQ），该工具是为计算存储在OWL-DL本体中的空间数据而创建的。通过使用现有本体的拟合原理，可以将3D数据添加到现有对象并从它们的3D模型计算它们的空间关系。3DSQ平台致力于确保异构环境之间的交互。实际上，这样的语义平台连接到调整的OWL本体结构、3D量化引擎、可视化引擎和通过知识处理技术实现的一组几何图形，所述知识处理技术在其扩展的Built-Ins内通过SWRL、SQWRL规则和SPARQL查询实现。所创建的空间Built-Ins连接到所呈现的量化引擎并启用限定的语义空间关系。这将极大地帮助我们不仅应用基于这种限定关系选择几何的语义查询，而且还从逻辑的角度受益于基于知识的模式的丰富性。它包括标准3D空间关系的语义定义和实现，并使用复杂的几何数据结构（如NEF Polyhedra）。它进一步描述了通过NEF多面体操作和DL空间关系定义实现所建议的桥。此外，本文还介绍了3DSQ平台的应用。空间信息的表示不是OWL的基本限制，其中通过OWL-DL的表达能力将顶级语义限定与低级定量计算相关联是高度可能和有效的。这种效率由语义规则系统和表示空间区域所需的几何数据结构来实现。事实上，这种基于描述逻辑（DL）的语义限定和OWL本体在语义上实现了更高效和智能的空间分析。为了证明3DSQ平台在其定量和定性3D空间运营商、与建筑信息模型（BIM）、IFC相关的实际应用领域以及特别是3D点云数据中的可行性并进行验证，我们解决了这些问题。考虑到隐藏问题的复杂性，提出了使用语义知识的新方法，特别是支持对象检测和鉴定。在此背景下，将开发一种新的方法，利用3DSQ平台和智能知识管理策略的优势来鉴定对象。P A G E|6讨论过。它基于不同相关领域的语义学，以协助知识形式化，其中知识有助于资格认证过程，并可以清楚地通过论文。这样的设计将为CAD软件包、IFC或3D点云几何之间的语法交换水平所引起的问题提供解决方案。此外，不同几何体之间的所有关系都由本文中提出的元素定义。实际上，这些关系定义了元素如何交互。这样的语义只能由具有描述逻辑的所有鲁棒性的OWL本体结构来合成、使用和投资。7 | P A GE内容表1导言151.1动机、问题与贡献.....................................................................................................................................161.1.1动机161.1.2问题161.1.3捐款181.1.4WiDOP项目191.2接近...................................................................................................................................................................20度1.2.13D空间处理与知识处理的集成201.2.2创建原型221.3THESISPLAN.................................................................................................................................................... 231.4C.结论...............................................................................................................................................................252知识库建模与语义学WEB2.1第一章引言.....................................................................................................................................................302.2D脚本逻辑和知识建模................................................................................................................................. 312.2.1逻辑系列322.2.2逻辑对知识库的影响372.3R易于使用描述逻辑L语言........................................................................................................................ 392.3.1描述逻辑中的推理402.3.2逻辑编程与推理412.4他或她的语言及其相关的技术.................................................................................................................442.4.1Web本体语言（OWL）472.4.2语义Web规则语言（SWRL）532.4.3查询语言（SPARQL和SQWRL）562.5C结论和讨论.................................................................................................................................................573从定量空间算子到定性关系图633.1第64章介绍.....................................................................................................................................................3.23D S友好关系背景.................................................................................................................................... 663.2.1定性3D拓扑关系概述663.2.2定性3D指标关系概述76P A G E|63.2.3定性3D定向关系概述773.2.4第78章3.3F定量算子的.................................................................................................................................................. ORMAL规范783.3.1基于Octree的实现793.3.2基于构造实体几何的实现813.3.3基于选择性Nef复杂结构的实现853.4C结论和结论.................................................................................................................................................8943D空间处理与Knowledge处理的集成954.1第96章介绍.....................................................................................................................................................4.2语义网堆栈内三维...........................................................................................................................................空间过程的集成984.33D空间顶层本体和构建-INS...............................................................................................................1014.3.1三维空间拓扑算子的实现1034.3.23D空间定性度量运算符的实现1074.3.33D空间定向算子的实现1094.3.43D空间处理功能的实现1124.4勒索引擎......................................................................................................................................................1144.5C结论............................................................................................................................................................. 11553DSQ平台-通过3D CAD/IFCGEOMETRIES进行演示5.1第120章介绍...............................................................................................................................................5.23DSQ架构概览.............................................................................................................................................1225.2.1本体调整过程1225.2.23D空间查询和推理规则1245.2.3可视化过程1265.33DSQ初始扩展和3D几何鉴定过程..........................................................................................................1285.3.1知识库扩展1315.3.2几何鉴定过程规则的定义1355.3.3产生的结果和知识可视化1395.4C结论............................................................................................................................................................. 1416空间分析在三维点云数据几何...........................................................................................检测和鉴定中的应用6.1第144章第一次见面.................................................................................................................................6.2B关于侦查策略的背景............................................................................................................................ 1456.2.1基于数据的策略1469 | P A GE6.2.2基于模型的策略1476.2.3结论和讨论1516.33DSQ平台第二次扩展和3D点检测和QUALIFICATION的双精度C声音 DATA.................................................................................................................................................................. 1526.3.1系统概述1526.3.2知识建模1556.3.3WiDOP知识驱动战略1646.3.4知识指南和迭代过程1666.3.5知识对检测和鉴定的影响：2种情景1686.4它扩展了3DSQ和R跑道，使用了Case..................................................................................................1716.4.1实际业务流程1726.4.23D点云几何检测和鉴定的知识指南1766.4.3第182章结果6.5第185章...............................................................................................................................................................7第191章7.1第192章第一次见面.........................................................................................................................................7.2F磨损工作......................................................................................................................................................195P A G E|1011 | P A GE图列表1-1。Q由定量一.................................................................................................................................................................20证明的真实关系F.图1-2。3DSQ平台概览.................................................................................................................................................. 23图1-3。3DSQ平台演进......................................................................................................................................................24伊格尔2-1。基于DLS.........................................................................................................................................................38的知识表示系统的架构2-2. EMANTICWEBLAYERS................................................................................................................................................... 46F图2-3。D书写逻辑族及其语义WEB语言.....................................................................................................................52伊格尔3-1。分析中的度量.............................................................................................................................................77伊格尔3-2。定性公制距离................................................................................................................................................77F图3-3。D方向关系............................................................................................................................................................77F图3-4。C罗斯-通过一个十月的部分（B奥尔曼R排名，2009）80F图3-5。THECSGPRIMITIVES............................................................................................................................................ 81F.图3-6。CSG树示例（WIKI源）82图3-7。O项目（A）和（B）有效，项目（C）和（D）无效..............................................................................图3-8。2NEF多面体........................................................................................................................................................... 之间差异的N个示例86图3-9。两个R组的正则化...............................................................................................................................................交叉点4-1. FROM定量算子与定性关系图.....................................................................................................................................974-2. 他是EMANTICWEBSTACK和它增加了3DSPATIALLAYER...................................................................................... 100F.图4-3。3D空间调整过程的类..................................................................................................................................... 和对象属性公理的概述102图4-4。定性距离建模...................................................................................................................................................... 108F图4-5。3D空间处理.......................................................................................................................................................的类和属性公理的概述113F.图4-6。翻译工程原理的.............................................................................................................................................概述1145-1. THEFRAPORTGATE2CAD文件..................................................................................................................................1215-2。THE3DSQPRototype组件.......................................................................................................................................1225-3. 3DSQ猫头鹰调整本体概览...................................................................................................................................1235-4. THE3DSQ的友好关系资格认证流程......................................................................................................................1245-5. THE3DSQ平台接口...................................................................................................................................................1275-6. 3DSQ输出..................................................................................................................................................................127的可视化5-7. FRAPORTSCENE示例.................................................................................................................................................. 129P A G E|125-8. T他整个门2场景在UTOCAD格式在3D 1305-9. 他在IFC格式.............................................................................................................................................................130中完整地门2场景5-10. 几何鉴定任务........................................................................................................................................................ 131的3DSQPRototype扩展5-11. THEF报告人口知识库概览.....................................................................................................................................13413 | P A GE5-12. THEF报告合格的个人概览.....................................................................................................................................1365-13. D不同的执行规则................................................................................................................................................... 1365-14。NEWBUILT-提取3D几何物理特征.......................................................................................................................的INS1375-15. 《宇宙学中的语义.............................................................................................................................................. 规则》1385-16. 3DSQ规则和执行................................................................................................................................................1395-17. THEF报告资格审查过程前.....................................................................................................................................的场景1405-18。鉴定过程................................................................................................................................................................140后的THEF报告场景6-1. THE3DSQ平台及其第二次扩展...............................................................................................................................1536-2。THEKNOWLEDGE-DRiven策略应用于3D点云数据............................................................................................6-3. 特定知识和通用知识案例中的CTIVITY图及其对检测和鉴定过程的影响.....................................................6-4. THEG通用本体图.......................................................................................................................................................158F图6-5。场景对象建模....................................................................................................................................................的N个示例1596-6. 几何160级的........................................................................................................................................................... 层次结构6-7. 电线杆检测...............................................................................................................................................................1636-8. 一个荣耀阶层的等级结构.......................................................................................................................................1646-9. I知识驱动方法的迭代过程....................................................................................................................................1676-10. 知识的总体方案-驱动方法...................................................................................................................................1686-11。通用知识.....................................
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