一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，首先对楼层进行分解，再对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图，最后将每个楼层内部的拓扑图在纵向跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络结构，通过快速的模糊边界识别方法，将复杂的BIM建筑室内结构表示为以空间构件为结点的内体层级结构，自动进行BIM建筑室内空间拓扑结构的抽取研究。内空间拓扑结构的抽取研究。内空间拓扑结构的抽取研究。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法


[0001]本专利技术属于智能建筑领域，特别是有关于一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法。

技术介绍

[0002]BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)作为一种新兴的计算机应用技术，目前已经逐步应用于建筑、交通运输、测绘、制造等各个行业。它包含精确的几何信息、丰富的建筑语义属性以及建筑要素间关系的专业性表达，以数字化信息支撑建筑物生命周期内的设计、采购、制造和运营等活动。IFC(Industry Foundation Classes，工业基础类)作为国际通用的BIM标准，定义了建筑物要素的类别、属性、几何表达方式、拓扑数据结构等，是BIM在实际工程应用的主要数据格式。
[0003]IFC标准定义了表示建筑物空间结构的要素如IfcBuilding、IfcSpace等，通过其语义属性来表达该建筑空间的功能特性，例如在IfcSpace的实例对象中标注其功能属性为廊道、房间等。IFC标准无法对空间关系进行精细表达，通过构建门、窗等开口构件与墙体构件的空间关系可以解决此类问题。
[0004]现有的BIM软件和工具无法解析IFC模型中隐含的几何和拓扑信息，并且也没有系统构建建筑要素间拓扑关系的功能。因此，亟待提出一种能够自动抽取BIM建筑的室内空间拓扑结构的方法，以此提高室内空间查询的效率，为室内导航等应用提供数据支撑。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，该方法包括如下步骤：
[0006]S1：将BIM建筑分解为多个楼层；
[0007]S2：对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图；
[0008]S3：每个楼层内部的拓扑图在楼层之间跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络拓扑结构。
[0009]进一步地，步骤S1还包括如下步骤：
[0010]S11：经过语义解析得到每个楼层的高度及每个楼层内部包含的结构性构件；
[0011]S12：对楼层高度进行高度验证。
[0012]进一步地，步骤S12进行高度验证通过候选投票方式进行，以结构性构件票数最多的区间作为楼层的高度信息，具体公式为：
[0013][0014]h
min
为楼层结构性构件高度的最低值，h
max
为楼层结构性构件高度的最大值，h(P
k
)代表楼层的第k个结构性构件的高度，其中0≤k≤n，n为楼层的结构性构件数量，argmax为对函数求参数的函数，II为候选投票过程中的计数函数。
[0015]进一步地，步骤S2还包括如下步骤：
[0016]S21：对构件进行语义过滤并结合体素索引，得到需要的结构性构件；
[0017]S22：对该结构性构件体素进行水平投影得到平面图形，并检测该平面图形的角点，将该角点作为多边形顶点；
[0018]S23：将该结构性构件与该角点进行信息融合并确定连接关系；
[0019]S24：对模糊边界处的构件进行补全；
[0020]S25：进行邻接图构建；
[0021]S26：进行空间拓扑映射。
[0022]进一步地，步骤S21还包括对结构性构件的体素分辨率进行估计，具体公式为：
[0023][0024]其中，r为体素分辨率，w(P
k
)为第k个结构性构件的宽度，0≤k≤m，m为整个BIM建筑内的结构性构件数量。
[0025]进一步地，步骤S22中角点的位置由窗口滑动前后的灰度值变化情况确定，若灰度值在X、Y两个方向上均变化很大，则认为是角点，具体公式为：
[0026]E(Δx，Δy)＝∑
(x，y)∈0
w(x，y)[I(x+Δx，y+Δy)
‑
I(x，y)]2，
[0027]其中，w(x,y)是以(x,y)为中心的窗口O的窗口函数，I(x,y)为像素点(x,y)的灰度值，(Δx，Δy)表示微小的移动幅度。
[0028]进一步地，步骤S24补全的构件包括立柱构件、梁构件和出入口构件。
[0029]进一步地，出入口构件通过跳点探索进行补全，并对补全的出入口构件进行合理性验证，验证的具体公式为：
[0030]其中，length(P
i
)为出入口P
i
的宽度，perimeter(S
j
)为整个室内空间S
j
轮廓长度，c为出入口P
i
的可信度，e为边界比例，t为阈值。
[0031]进一步地，步骤S25以连接点为结点、以连接的构件为边将整个构件连接状态转换为一张邻接图。
[0032]本专利技术提供一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，首先对楼层进行分解，再对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图，最后将每个楼层内部的拓扑图在纵向跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络结构，通过快速的模糊边界识别方法，将复杂的BIM建筑室内结构表示为以空间构件为结点的内体层级结构，自动进行BIM建筑室内空间拓扑结构的抽取研究。
附图说明
[0033]图1为本专利技术一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法中语义解析BIM建筑后得到的关系示意图；
[0034]图2为本专利技术一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法中跳点探索示意图。
[0035]附图标记说明
[0036]1未连接其他构件的端点2构件的端点3新增的连接点
[0037]4补全的出入口构件。
具体实施方式
[0038]为使对本专利技术的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
[0039]本专利技术提供一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，该方法包括如下步骤：
[0040]S1：将BIM建筑分解为多个楼层；
[0041]S2：对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图；
[0042]S3：每个楼层内部的拓扑图在楼层之间跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络拓扑结构。
[0043]本方法首先将复杂的BIM建筑分解为多个楼层，再对每个楼层进行室内拓扑结构的及拓扑信息进行抽取并分析，最后这多个楼层的拓扑信息进行跨层连通，以形成最终的整个BIM建筑的室内层级连接后的网络拓扑结构。
[0044]其中，步骤S1中还包括如下步骤：
[0045]S11：经过语义解析得到每个楼层的高度及每个楼层内部包含的结构性构件；
[0046]S12：对楼层高度进行高度验证。
[0047]经过语义解析得到当前BIM建筑的各楼层包含的构件，比如，当前的BIM建筑语义为IfcBuilding，楼层的语义为IfcBuildingStorey，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1：将BIM建筑分解为多个楼层；S2：对每个楼层内部空间的拓扑结构进行抽取，形成每个楼层内部的拓扑图；S3：每个楼层内部的拓扑图在楼层之间跨层连通，形成BIM建筑室内结构的层级网络拓扑结构。2.根据权利要求1所述的一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，其特征在于，步骤S1还包括如下步骤：S11：经过语义解析得到每个楼层的高度及每个楼层内部包含的结构性构件；S12：对楼层高度进行高度验证。3.根据权利要求2所述的一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，其特征在于，步骤S12进行高度验证通过候选投票方式进行，以结构性构件票数最多的区间作为楼层的高度信息，具体公式为：h
min
为楼层中结构性构件高度的最低值，h
max
为楼层中结构性构件高度的最大值，h(P
k
)代表楼层的第k个结构性构件的高度，其中0≤k≤n，n为楼层的结构性构件数量，argmax为对函数求参数的函数，II为候选投票过程中的计数函数。4.根据权利要求1所述的一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，其特征在于，步骤S2还包括如下步骤：S21：对构件进行语义过滤并结合体素索引，得到需要的结构性构件；S22：对该结构性构件体素进行水平投影得到平面图形，并检测该平面图形的角点，将该角点作为多边形顶点；S23：将该结构性构件与该角点进行信息融合并确定连接关系；S24：对模糊边界处的构件进行补全；S25：进行邻接图构建；S26：进行空间拓扑映射。5.根据权利要求4所述的一种基于BIM建筑的室内空间拓扑结构的自动抽取方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小军，
申请(专利权)人：嘉兴南湖学院，
类型：发明
国别省市：