一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，包括如下步骤：(1)图片处理；处理掉图片中零星细节或图片中失真的地方；(2)线框识别；在步骤(1)处理好的图片基础上，识别出图处中线条的线框；(3)3D几何体生成；在步骤(2)识别出的线框数据基础上，生成一层楼高的几何体形状体；(4)楼层生成；生成建筑的单层结构3D图，包括地板，并可把此层结构复制到具有相同结构的其它楼层；(5)建筑生成；重复上面的步骤(1)‑步骤(4)，构建整栋建筑。本发明专利技术的方法建模速度大大提高，建模难度大大降低，可以应用于非3D专业技术人员，关注建筑物的结构，不关注建筑物软装方面的3D模型创建，具有广泛的应用前景。

A method to create 3D building model by building wireframe

【技术实现步骤摘要】
一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法
本专利技术涉及建筑物3D模型构建
，尤其是一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法。
技术介绍
三维的表现形式，能够全方位的展现一个物体，具有二维平面图像不可比拟的优势。企业将他们的产品发布成网上三维的形式，能够展现出产品外形的方方面面，加上互动操作，演示产品的功能和使用操作，充分利用互连网高速迅捷的传播优势来展示产品。使用Web3D实现网络上的展示，人可以以第一视角在其中穿行。场景和控制者之间能产生交互，使人产生身临其境的感觉。对于象虚拟展厅、建筑虚拟漫游展示，提供了解决方案。现有技术都是3D建模人员，通过对实体建筑结构的了解，利用3Dmax等构建工具，手工方式通过基本3D最基础的图形元素，一个一个元素的组装设计而成，费时费力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，建模速度大大提高，建模难度大大降低，可以应用于非3D技术人员。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，包括如下步骤：(1)图片处理；处理掉图片中零星细节或图片中失真的地方；(2)线框识别；在步骤(1)处理好的图片基础上，识别出图处中线条的线框；(3)3D几何体生成；在步骤(2)识别出的线框数据基础上，生成一层楼高的几何体形状体；(4)楼层生成；生成建筑的单层结构3D图，包括地板，并可把此层结构复制到具有相同结构的其它楼层；(5)建筑生成；重复上面的步骤(1)-步骤(4)，构建整栋建筑。优选的，步骤(1)中，图片处理具体包括如下步骤：(11)判断图片是否是灰度图，如果不是则转换为灰度图；(12)对图片二值化，使整个图像呈现出明显的黑白效果；在二值化过程中同时将图片处理成背景色黑底，实体为白，即1代表白色，0代表黑色；二值化时可根据用户输入的参数做为阈值，当像素值大于阀值时，设定值为1，否则值为0；(13)对图片根据用户输入的参数进行膨胀，将图像中的高亮部分进行膨胀，效果图拥有比原图更大的高亮区域；采用opencv中dilate()函数可以对输入图像用特定结构元素进行膨胀操作，该结构元素确定膨胀操作过程中的邻域的形状；(14)对图片根据用户输入的参数进行腐蚀，删除对象边界的某些像素；在原图的小区域内取局部最小值，因为是二值化图，只有0和255，所以小区域内有一个是0，该像素点就为0；(15)对图片进行滤波；采用双边滤波，滤波器由两个函数构成：一个函数是由几何空间距离决定滤波器系数，另一个是由像素差值决定滤波器系数；双边滤波器中，输出像素的值依赖于邻域像素的值的加权组合；(16)图片截取，根据用户输入的截取图的边缘点集合，在原来的图片上截取用户选择的区域块；(17)图片处理结束。优选的，步骤(12)中，利用opencv的FindContours()方法获取图片中的线条轮廓；在处理轮廓时，根据获取到的线条长度进行过滤。优选的，步骤(13)中，膨胀具体为：膨胀为扩大线条边界，而扩大的宽度同结构元素大小决定，如果物体间有小于结构元素的小间隙，膨胀能让原本分开的线条连接起来；膨胀过程如下：膨胀:X为待处理图像，X为二值化图像，用结构元素B膨胀X；①用结构元素B的原点，遍历图像X的每一个像素点；②当B遍历X时，如X有一个点为黑色，则X对应点B原点的点也为黑色，否则为白色。优选的，步骤(14)中，腐蚀具体为：采用opencv中erode()函数可以对输入图像用特定结构元素进行腐蚀操作，该结构元素确定腐蚀操作过程中的邻域的形状，各点像素值将被替换为对应邻域上的最小值；图像腐蚀示例：其中X为待处理图像，B为结构元素，原点为点origin；①用结构元素B的原点，遍历图像X的每一个像素点；②当B遍历X时，如B上的所有点在X中，则该点保留，否则去除；这样原图中边缘地方就会变成0，达到了瘦身目的。优选的，步骤(3)中，3D几何体生成具体包括如下步骤：(31)得到后端返回的几何体结构数组；(32)解析当前对象数组遍历最大最小值；(33)得到用户输入的建筑单层高度、整体楼层长度与数组中的数据，计算出与实际建筑的比例；(34)创建shape对象，通过数组结构点对应的坐标值，通过MoveTo和LineTo方法，将一个个独立结构点构成连贯的的线条结构；(35)将线性结构做实体判断，生成可编辑材料属性；(36)将层高属性作为几何模型的y轴高度，添加到当前的材料属性中；(37)重新赋值并生成对应的mesh对象，返回当前mesh对象的几何模型结构；(38)将几何模型结构转换成可操作性的几何模型结构；(39)将修改过后的几何结构，通过merge方法添加到总结构中，并重复步骤(32)-(39)；(311)重新定义几何模型的材质属性；(311)生成具体模型对象，并将其添加到当前3D引擎中；(312)几何体生成结束。优选的，步骤(4)中，楼层生成具体包括如下步骤：(41)检索楼层，得到当前操作楼层层数，生成楼层GROUP对象，加入到3D引擎中；(42)可手动调整楼层结构，如长、宽、高的缩放，角度的旋转；(43)还可以在已有的楼层结构体上，手动添加一些固定的自定义3D对象组件模型；自定义的特殊几何模型，一般是.obj或.mtl文件，把这些文件加载到3D引擎中；选定需加载的组件，指定放置位置，并手动调整大小；(44)添加动态设置楼层GROUP的显示属性、墙体透明度、墙体颜色等功能；(45)楼层生成结束。优选的，步骤(5)中，建筑生成具体包括如下步骤：(51)检索楼层，对整栋建筑的楼层数进行统一管理；(52)对不同结构的楼层结构，重复步骤(1)、(2)、(3)、(4)中的操作，导入新的楼层图片，生成新的楼层；(53)对于同种结构的楼层，通过选取对应的楼层结构3D对象，进行复制操作，生成其它相同结构的楼层；在复制过程中，要注意如下几点：(1)通过当前操作对象，得到参考楼层的位置偏移量、大小、角度属性；(2)定义生成楼层的材质属性；(3)将对象结构添加到对应楼层的group下，并将指定范围内的楼层添加到对应范分组group下；(4)遍历楼层范围，对重复冲突楼层结构采取删除操作；(54)将得到的楼层添加到3D引擎中；(55)重复步骤(52)-(54)，至建筑完成；(56)建筑生成结束。本专利技术最终生成的3D模型数据是以JSON对象的形式存储于数据库或文本文档。可以借助于通用的3D引擎，生成其它的3D模型数据格式。如obj、dae、max、stl、mtl、glb、gltf、svg等多种格式，供其它工具或软件系统利用。本专利技术的有益效果为：本专利技术根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)图片处理；处理掉图片中零星细节或图片中失真的地方；/n(2)线框识别；在步骤(1)处理好的图片基础上，识别出图处中线条的线框；/n(3)3D几何体生成；在步骤(2)识别出的线框数据基础上，生成一层楼高的几何体形状体；/n(4)楼层生成；生成建筑的单层结构3D图，包括地板，并可把此层结构复制到具有相同结构的其它楼层；/n(5)建筑生成；重复上面的步骤(1)-步骤(4)，构建整栋建筑。/n

【技术特征摘要】
1.一种通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)图片处理；处理掉图片中零星细节或图片中失真的地方；
(2)线框识别；在步骤(1)处理好的图片基础上，识别出图处中线条的线框；
(3)3D几何体生成；在步骤(2)识别出的线框数据基础上，生成一层楼高的几何体形状体；
(4)楼层生成；生成建筑的单层结构3D图，包括地板，并可把此层结构复制到具有相同结构的其它楼层；
(5)建筑生成；重复上面的步骤(1)-步骤(4)，构建整栋建筑。


2.如权利要求1所述的通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，其特征在于，步骤(1)中，图片处理具体包括如下步骤：
(11)判断图片是否是灰度图，如果不是则转换为灰度图；
(12)对图片二值化，使整个图像呈现出明显的黑白效果；在二值化过程中同时将图片处理成背景色黑底，实体为白，即1代表白色，0代表黑色；二值化时可根据用户输入的参数做为阈值，当像素值大于阀值时，设定值为1，否则值为0；
(13)对图片根据用户输入的参数进行膨胀，将图像中的高亮部分进行膨胀，效果图拥有比原图更大的高亮区域；采用opencv中dilate()函数可以对输入图像用特定结构元素进行膨胀操作，该结构元素确定膨胀操作过程中的邻域的形状；
(14)对图片根据用户输入的参数进行腐蚀，删除对象边界的某些像素；在原图的小区域内取局部最小值，因为是二值化图，只有0和255，所以小区域内有一个是0，该像素点就为0；
(15)对图片进行滤波；采用双边滤波，滤波器由两个函数构成：一个函数是由几何空间距离决定滤波器系数，另一个是由像素差值决定滤波器系数；双边滤波器中，输出像素的值依赖于邻域像素的值的加权组合；
(16)图片截取，根据用户输入的截取图的边缘点集合，在原来的图片上截取用户选择的区域块；
(17)图片处理结束。


3.如权利要求2所述的通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，其特征在于，步骤(12)中，利用opencv的FindContours()方法获取图片中的线条轮廓；在处理轮廓时，根据获取到的线条长度进行过滤。


4.如权利要求2所述的通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，其特征在于，步骤(13)中，膨胀具体为：膨胀为扩大线条边界，而扩大的宽度同结构元素大小决定，如果物体间有小于结构元素的小间隙，膨胀能让原本分开的线条连接起来；
膨胀过程如下：
膨胀:X为待处理图像，X为二值化图像，用结构元素B膨胀X；
①用结构元素B的原点，遍历图像X的每一个像素点；
②当B遍历X时，如X有一个点为黑色，则X对应点B原点的点也为黑色，否则为白色。


5.如权利要求2所述的通过建筑的线框图创建3D建筑模型的实现方法，其特征在于，步骤(14)中，腐蚀具体为：采用opencv中erode()函数可以对输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴易鸿，赵伟军，任风帆，顾新艳，
申请(专利权)人：江苏风寰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32