BIM制造技术

本发明专利技术公开一种

【技术实现步骤摘要】
BIM模型轻量化压缩还原方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及建筑信息化
，具体涉及一种
BIM
模型轻量化压缩还原方法
、
系统及装置
。

技术介绍

[0002]在建筑行业，建筑信息模型
(BIM)
正在依托其先进性
、
直观性
、
详细性等优秀特性，在行业的主推下，逐步替代原来的图纸设计
。
给业主查看的效果图设计图之类，
BIM
也在逐步增加比重
。
[0003]然而，业主本身不一定都会配备高性能的电脑安装昂贵的专业软件来打开
BIM
文件
。
于是，将
BIM
维持重点地轻量化成便于进行网络传输的模型格式，让业主能够使用日常用的网页浏览器就能打开显示轻量化的模型，查看效果以及建筑构件的各种参数，就成为了业界常用选择
。
[0004]BIM
模型在网页端上进行渲染遇到的主要难点是模型体量大，模型构件总数能达到十万量级，三角面总数能达到千万量级，用户要求模型操作要流畅，即全屏显示每秒绘制帧数在
30
帧以上，也希望显示效果能尽量美观，而日常用的网页浏览器能够使用的硬件资源，如内存，
CPU、GPU
算力等，比专业软件限制更多
。
这一对难以调和的矛盾使得在显示大体量
BIM
模型的时候，需要绘制的顶点数量过多，占用算力过大，导致绘制帧率过低，操作过程卡顿严重，直接降低用户体验
。
甚至某些模型由于体量过大
、
直接导致加载过程中占用内存过多而导致加载失败
。
为了平衡或解决这一矛盾，常用的做法是通过专门人员，手工对
BIM
模型进行简化
、
合并模型
。
这种做法占用专门人员，花费时间长，合并之后的模型会丢失合并前的模型参数数据，也不能做到
24
小时自动处理
。
而将模型交给程序自动进行处理的方法，由于面对的状况复杂多样，也只是在单个模型网格的减面优化
、
以及合并少量模型以达到批量绘制的方面有些成果，对于大体量
BIM
模型的整体自动优化问题仍然是一个亟需解决的科学问题
。
[0005]在一般网页显示建筑
BIM
模型的情况下，场景相机视野角
60
度，近平面距离
0.5
米，近平面分辨率在
1980x 1080
，
ppi
为
100
时，近平面上1像素约对应
0.3
毫米，模型上任何精度在
0.3
毫米以上的造型上的细节都将无法分辨
。
即使显示器精细度扩大到视网膜水准，即
ppi
约为
300
时，模型上任何精度在
0.1
毫米以上的细节都将无法分辨
。
因此，在网页显示建筑
BIM
模型的情况下，模型精度最高应在
0.1
毫米，更高的精度将造成数据浪费
。
一般专业建筑设计软件以双精度浮点数来存储坐标数据，其
16
位有效数字以
0.1
毫米精度可以精确表示到1亿公里范围，远超地球半径
。
如改用
0.1
毫米单位的整数表示形式，其9位有效数字的精度可以精确表示到
10
公里范围，已经足以精确保存建筑构件模型坐标数据，同时节约
50
％的文件尺寸
。
[0006]在建筑行业的
BIM
模型中，存在各种类型的建筑构件：结构柱
、
结构梁
、
楼板
、
内外墙
、
管道
、
玻璃等等
。
这些构件在实际使用过程中，会存在顶点数据的浪费现象
。
例如一面没有挖洞的墙，在逻辑上可以分为6个面：面积最大的向内或者向外的墙面
、
和楼板相接的顶
面或者底面
、
和柱或者其它墙相接的两个侧面
。
一般情况下这些面由于朝向不同，都存在各自的顶点数据，包括坐标
、
法线
、
贴图坐标
(UV
值
)。
然而在实际运用中，侧面与底面直接与楼板
、
柱面
、
其它墙面紧贴，被遮挡从而不被绘制
。
这些不被绘制的面，却依然存在顶点数据占据宝贵的数据量，每次绘制或计算射线相交的时候也都要循环计算这些面，并且每次计算都得到面被遮挡无需绘制的结果，浪费了约
50
％的数据量与计算量
。
又例如结构柱，在实际运用中，底面直接与楼板或者下层柱的顶面紧贴，四周柱面本身分割成了4个平面，浪费了约
50
％的内存占用
。
[0007]公开于以上
技术介绍
部分的信息仅仅皆在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供
BIM
模型轻量化压缩还原方法
、
系统及装置，通过加载模型时还原构件信息的对应方法，以最大限度的合并模型的绘制，提升渲染性能，同时还不影响模型的操作功能，提升用户体验
。
为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种
BIM
模型轻量化压缩还原方法，包括以下步骤：
[0010]S100
：获取建筑模型中每个建筑构件
id
及相关参数信息并生成键值对文件；
[0011]S200
：根据建筑构件的不同类型，采用相应的策略过滤或合并建筑构件模型的顶点数据；
[0012]S300
：变换模型的顶点坐标系
、
统一坐标数据精度
、
合并坐标重合的顶点
、
优化模型输出数据；
[0013]S400
：通过后台多线程形式加载
、
处理及缓存建筑构件模型；
[0014]S500
：对加载后的建筑构件模型按楼层
—
专业
—
材质进行分组及实例化处理，对于模型几何体未被复用的建筑构件模型进行合模处理，同时记录相关信息，以便在点选合并后的模型时，能够根据点选到的三角面，查找到其所对应的建筑构件
id
，再通过查找所述键值对文件，调用到对应建筑构件的
BIM
参数信息...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
BIM
模型轻量化压缩还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100
：获取建筑模型中每个建筑构件
id
及相关参数信息并生成键值对文件；
S200
：根据建筑构件的不同类型，采用相应的策略过滤或合并建筑构件模型的顶点数据；
S300
：变换模型的顶点坐标系
、
统一坐标数据精度
、
合并坐标重合的顶点
、
优化模型输出数据；
S400
：通过后台多线程形式加载
、
处理及缓存建筑构件模型；
S500
：对加载后的建筑构件模型按楼层
—
专业
—
材质进行分组及实例化处理，对于模型几何体未被复用的建筑构件模型进行合模处理，同时记录相关信息，以使点选合并后的模型时，能够根据点选到的三角面，查找到其所对应的建筑构件
id
，再通过查找所述键值对文件，调用到对应建筑构件的
BIM
参数信息
。2.
根据权利要求1所述的一种
BIM
模型轻量化压缩还原方法，其特征在于：步骤
S100
中所述的形成建筑模型中每个建筑构件
id
及相关参数信息，包括：
S101
：记录下建筑构件的构件
id
，构件族
id
，构件规格
id
，构件类别
id
，构件小类
id
，构件类型
id
，构件实例化
id
，构件专业
id
，所在楼层的
id
，所在分组的
id
，以及由构件位置坐标
、
放置方向的向量
、
构件缩放比例所构成的三维变换矩阵；
S102
：以构件
id
作为键，用键值对汇总记录下构件的所有
BIM
参数
。3.
根据权利要求1所述的一种
BIM
模型轻量化压缩还原方法，其特征在于：步骤
S200
中所述的根据建筑构件的不同类型，采用相应的策略过滤或合并建筑构件模型的顶点数据，包括：
S201
：获取建筑构件模型放置方向向量与建构件类别
id
；
S202
：根据建筑构件的构件类别
id
，判断应该采取的优化策略，具体地：针对墙和楼板类，或存在1～2个主要面且主要面的面积超过非主要面的面积之和的构件：保留主要面的顶点数据及相关三角面，过滤掉固定被同专业构件所遮挡而不被绘制的三角面及其相关顶点数据，根据用户操作有条件被绘制的非主要面作为次要面，利用主要面的顶点重构所有相关三角面；针对管线类几何体标准的构件：根据尺寸和长度
、
用简化的标准几何体替换掉原本模型，过滤掉所有固定被同专业构件所遮挡而不被绘制的三角面及其相关顶点数据；针对梁
、
柱类，或几何体规则且不存在主要面的构件：面法线向量与构件放置方向向量平行的面作为端面，其余面作为次要面，以端面上的顶点坐标为基准，合并所有坐标重合的顶点数据，重构所有相关三角面；针对从外部引入的不规则几何体的构件：保留所有顶点和三角面；
S203
：根据优化策略，通过面法线向量以及方向向量与面法线向量的点乘的结果，区分建筑构件模型的主次面或端面
/
非端面；
S204
：根据优化策略，采用标准预设模型替换建筑构件原本模型的场合，记录使用的预设模型的类型
、
分段
、
位置
、
旋转
、
缩放等数据；
S205
：根据优化策略，不采用标准预设模型进行替换的场合，遍历坐标重复的顶点与其关联的三角面进行下述处理：针对建筑构件模型的多个次要面之间存在顶点坐标重复的情况，通过合并顶点坐标
、
重新计算顶点法线向量及贴图
uv
值的方式，将多个次要面合并成为单个次要面；针对建筑构件模型的主要面和次要面之间存在顶点坐标重复的情况，过滤掉次要面上坐标重合的顶点数据，使用主要面的顶点索引重构次要面的三角面顶点索引
。4.
根据权利要求1所述的一种
BIM
模型轻量化压缩还原方法，其特征在于：步骤
S300
中所述的变换模型的顶点坐标系
、
统一坐标数据精度
、
合并坐标重合的顶点
、
优化模型输出数据包括：
S301

【专利技术属性】
技术研发人员：彭国庆，万千，宋磊，叶坷，朱宴锋，
申请(专利权)人：华蓝设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：