CN105654545A - 一种3d互动别墅户型的构建与分层显示控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于3D展示领域，公开了一种3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法。第一步、二维平面CAD测绘图相关数据准备；第二步、三维建筑要素模型的构建与集成：步骤2.1：别墅模型户型以及外立面的构建；步骤2.2：建筑物外立面和户室模型的光影烘培，步骤2.3：三维建筑要素模型的集成导出；第三步：三维别墅建筑分层模型的控制显示。本发明利用现有的城市建筑二维平面CAD测绘图，采用3D技术构建建筑物体内外一体化模型，实现三维别墅模型建筑与分层显示控制和三维场中的用户交互，本发明可广泛应用于建筑设计、别墅楼盘展示、3D售房等领域。

Description

一种3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法

技术领域

本发明属于3D展示领域，更具体地涉及一种3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法。

背景技术

1）传统别墅销售展示结构和户型，通常是通过效果图或者实体沙盘模型向消费者进行展示。其展示效果不够直观，且不能随着消费者的视角进行改变。不能够给消费者造成身临其境的感知，更不能在改变某种色调或者光照后，感知改变后的效果。

2）另外，三维建筑模型的使用正日益成为数字城市、数字地球建设的重要内容，如何从多细节、多层次表达的角度出发，对建筑内外结构进行合理抽象，实现三维建筑内外一体化表达，已成为当今信息领域研究的热点。

与效果图和实体沙盘相比，三维互动别墅户型注重以符合消费者视觉习惯和心理习惯的方式对真实物体细节再现。

发明内容

1、本发明的目的。

本发明提供一种三维别墅户型的构建以及分层显示控制方法，用于解决现有三维建筑模型缺乏内部要素细节的表达及用户交互的问题，使用本发明的构建模型、数据管理和显示控制方法，可以实现三维互动别墅模型一体化构建，内外部细节三维显示及用户交互等功能。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，具体步骤如下：

步骤一：加载预存二维测绘图；

步骤二：三维建筑要素模型的构建与集成：

首先构建建筑物三维模型、楼层模型和护士模型，模型三维结构关键点的坐标信息及其对应的贴图文件路径：

步骤2.1：别墅模型户型以及外立面的构建：

对建筑物平面图二维测绘图按高度、强度厚度参数进行垂直拉伸处理生成建筑物三维模型，导出并保存建筑物三维模型；

步骤2.2建筑物外立面和户室模型的光影烘培：

使用不同灯光参数进行设置，通过模拟真实环境光照信息数据进行灯光测试，并将灯光测试的光影以存储器的形式将灯光的光子参数保存，形成一张带有光影关系的二维贴图；

步骤2.3：三维建筑要素模型的集成导出：

综合步骤2.1和步骤2.2将上述模型和贴图进行整理合并反贴；

步骤三：三维别墅建筑分层模型的控制显示：

三维地理空间系统中，可以分三维层次显示建筑物特征：

a)三维别墅建筑的多视角显示控制，加载建筑物模型，展示建筑物外观整体特征；b)将建筑物模型做半透明效果处理，同时显示户型模型：

更进一步具体实施例中，所述的二维测绘图包括房产别墅建筑平面图、房产建筑立面图、分户图、结构图。

更进一步具体实施例中，所述的二维平面测绘图以三维建模软件可图的文件格式.wmf、.dwg存储，并且预先输入建筑物高度、各楼层高度、各户室高度、墙面厚度数据。

更进一步具体实施例中，所述的二维平面测绘图以及数据通过测绘、数字化、数字测量方式获取。

更进一步具体实施例中，所述的步骤三a中，首先，读取步骤2.1和2.2生成的级模型关联关系的文件，从中获取各级要素模型的位置以及坐标参数，进而加载一种对应的各级要素模型到三维场景中，保持更新函数的运行，等待捕获视角参数的变化，一旦发生变化，立即按新的参数执行渲染；

更进一步具体实施例中，所述的步骤三a中，三维别墅建筑的多视角显示控制；多视角显示控制室指以当前观察对象别墅模型为视觉中心的旋转、俯仰、缩小和放大；多视角显示控制，基于对目标点、视点和视点处置向上向量的修改一并一定速度刷新，造成连续的拖动视觉效果，定义三类视角改变：俯仰、旋转以及缩放，捕获鼠标操作的距离，实现视角的旋转和俯仰，捕获滚轮操作，实现视角的推进和拉远。

更进一步具体实施例中，所述的步骤三b中，采用支持Alpha通道的图像格式文件，查看建筑物内部楼层活护士模型时，设置其上层对象的贴图文件的Alpha值，实现半透明贴图显示；关于半透明楼层，在未点击别墅楼层查看时，该模型不进行单独渲染，在点击楼层之后，调整建筑模型透明度使外层透明，并同时调用该层模型，在相应位置渲染。

更进一步具体实施例中，所述的建筑物立面图是描述建筑主体外立面构造和各层的高度；平面图是按照户室分布，以一个户型为单位，绘制成的房屋权属范围的细部图；房屋分户图描述的是房屋的空间属性，从微观上详细记录了房屋的内部结构、精确地房屋尺寸以及整栋房屋的面积属性。

3、本发明的有益效果。

1）本发明实现了基于建筑物结构细节的多层次显示和操作；

2）本发明以符合观察者视觉习惯和心理习惯的方式对真实建筑物的内外部结构进行再现；

3）本发明可以实现与用户的可视化交互。

附图说明

图1本发明三维别墅建筑模型构建与显示控制方法流程图。

图2别墅模型构建流程图。

图3别墅光影烘培流程图。

图4观察三维建筑视角示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例

本发明利用现有的城市建筑二维平面CAD测绘图，采用3D技术构建建筑物体内外一体化模型，实现三维别墅模型建筑与分层显示控制和三维场中的用户交互。本发明可广泛应用于建筑设计、别墅楼盘展示、3D售房等领域。

下面将结合附图和实施例子对本发明进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的三维别墅建筑模型构建与显示控制方法流程图，具体步骤如下：

步骤一、二维CAD测绘图和祥光数据的准备：

需要准备的数据包括：房产别墅建筑平面图、房产建筑立面图、分户图、结构图等二维CAD测绘图；

建筑物立面图是描述建筑主体外立面构造和各层的高度；

平面图是按照户室分布，以一个户型为单位，绘制成的房屋权属范围的细部图，房屋分户图描述的是房屋的空间属性，从微观上详细记录了房屋的内部结构、精确地房屋尺寸以及整栋房屋的面积属性。

上述各种二维平面CAD测绘图需以三维建模软件可图的文件格式.wmf、.dwg存储，此外，还需要准备建筑物高度、各楼层高度、各户室高度、墙面厚度等数据。

所述的二维平面CAD测绘图以及各种数据可以通过传统测绘、数字化、数字测量等多种方式获得。

步骤二：三维建筑要素模型的构建与集成：

首先构建建筑物三维模型、楼层模型和护士模型，每个模型构建之后都导出并保存.fbx文件和关联贴图文件，.fbx文件中记录了模型三维结构关键点的坐标信息及其对应的贴图文件路径，具体如下：

步骤2.1：别墅模型户型以及外立面的构建：

如图2所示流程图，使用三维建模软件（3dsMax）基于房产建筑物二维平面CAD测绘图构建建筑物三维模型：对建筑物平面图二维封闭多边形按高度、强度厚度参数进行垂直拉伸（Extrude）处理生成建筑物三维模型，导出并保存建筑物三维模型。

步骤2.2基于Mentalray建筑物外立面和户室模型的光影烘培：

如图3所示，基于三维建模软件内置渲染器Mentalray为基础，使用不同灯光以及参数进行设置。通过模拟真实环境关照信息进行灯光测试，并将灯光测试的光影以存储器的形式将灯光的光子参数保存为.pmap格式。基于3d建模软件，利用内置烘培装置将模型的二通道模型进行光影关系的烘培，形成一张带有光影关系的二通贴图。

步骤2.3：三维建筑要素模型的集成导出；

综合步骤2.1和步骤2.2将上述模型和贴图进行整理合并反贴等操作，快速获取模型文件.fbx和贴图的路径。

步骤三：三维别墅建筑分层模型的控制显示：

本发明提供的三维别墅建筑模型与分层控制显示是一种集成建筑物外观模型和户室模型一体化模型，上述二个层次的模型，都可以作为独立的操作单元，进行加载，从而更加真实，直观形象的表现建筑物-户型之间的空间关系。

基于本发明的方法，三维地理空间系统中，可以分三维层次显示建筑物特征：a)加载建筑物模型，展示建筑物外观整体特征；b)将建筑物模型做半透明效果处理，同时显示户型模型，表达该别墅户型内部结构布局。

对于本发明的建模所得的模型显示控制，是基于一款多平台综合型游戏开发工具Unity3d为构建基础，包括数据库系统，本地文件系统，图形显示设备和输入设备。

实现发明中对建筑物分层分户模型的以下展示效果：

a)三维别墅建筑的多视角显示控制：

首先，读取步骤2.1和2.2最后生成的买哦书各级模型关联关系的FBX文件，从中获取各级要素模型的位置以及参数（xPosition，yPosition，zPosition），进而加载一种对应的各级要素模型到三维场景中。此后，建筑模型。三维场景底图、楼层的渲染过程持续处于运行状态。在程序实现中，利用一个单独的现成，保持更新函数的运行，等待捕获视角参数的变化，一旦发生变化，立即按新的参数执行渲染。

如图4所示，多视角显示控制室指以当前观察对象别墅模型为视觉中心的旋转、俯仰、缩小和放大。多视角显示控制，基于对目标点、视点和视点处置向上向量的修改一并一定速度刷新，造成连续的拖动视觉效果，定义三类视角改变：俯仰(pitch)、旋转（Rotate）以及缩放（zoom），在本例中，通过实现PitchRotate和zoom函数，改变视点的位置和角度实现对建筑物模型的多角度浏览；捕获鼠标操作的距离，调用Pitch和Rotate函数，实现视角的旋转和俯仰，捕获滚轮操作，调用zoom函数，实现视角的推进和拉远。

b)将建筑物模型做半透明效果处理，同时显示户型模型，表达该别墅户型内部结构布局：

基于本方法的三维模型构建，用户在查看要素模型师，为了增强用户交互，突出建筑物内部机构的细节，可对要素模型外表纹理进行半透明特效出来，实现多半透明处理下，户型内部结构布局。

所述对模型外表纹理进行半透明特效处理，可通过一下方式实现：

采用支持Alpha通道的图像格式（如：.png）存储贴图文件，查看建筑物内部楼层活护士模型时，通过计算机软件程序设置其上层对象的贴图文件的Alpha值，实现半透明贴图显示。

关于半透明楼层，在未点击别墅楼层查看时，改模型不进行单独渲染，在点击楼层之后，调整建筑模型透明度使外层透明，并同时调用该层模型，在相应位置渲染。

Claims (8)

1.一种3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：加载预存二维测绘图；

步骤二：三维建筑要素模型的构建与集成：

首先构建建筑物三维模型、楼层模型和护士模型，模型三维结构关键点的坐标信息及其对应的贴图文件路径：

步骤2.1：别墅模型户型以及外立面的构建：

对建筑物平面图二维测绘图按高度、强度厚度参数进行垂直拉伸处理生成建筑物三维模型，导出并保存建筑物三维模型；

步骤2.2建筑物外立面和户室模型的光影烘培：

使用不同灯光参数进行设置，通过模拟真实环境光照信息数据进行灯光测试，并将灯光测试的光影以存储器的形式将灯光的光子参数保存，形成一张带有光影关系的二维贴图；

步骤2.3：三维建筑要素模型的集成导出：

综合步骤2.1和步骤2.2将上述模型和贴图进行整理合并反贴；

步骤三：三维别墅建筑分层模型的控制显示：

三维地理空间系统中，可以分三维层次显示建筑物特征：

a、三维别墅建筑的多视角显示控制，加载建筑物模型，展示建筑物外观整体特征；b、将建筑物模型做半透明效果处理，同时显示户型模型。

2.根据权利要求1所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的二维测绘图包括房产别墅建筑平面图、房产建筑立面图、分户图、结构图。

3.根据权利要求2所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的二维平面测绘图以三维建模软件可图的文件格式.wmf、.dwg存储，并且预先输入建筑物高度、各楼层高度、各户室高度、墙面厚度数据。

4.根据权利要求2或3所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的二维平面测绘图以及数据通过测绘、数字化、数字测量方式获取。

5.根据权利要求1所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的步骤三a中，首先，读取步骤2.1和2.2生成的级模型关联关系的文件，从中获取各级要素模型的位置以及坐标参数，进而加载一种对应的各级要素模型到三维场景中，保持更新函数的运行，等待捕获视角参数的变化，一旦发生变化，立即按新的参数执行渲染。

6.根据权利要求5所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的步骤三a中，三维别墅建筑的多视角显示控制；多视角显示控制室指以当前观察对象别墅模型为视觉中心的旋转、俯仰、缩小和放大；多视角显示控制，基于对目标点、视点和视点处置向上向量的修改一并一定速度刷新，造成连续的拖动视觉效果，定义三类视角改变：俯仰、旋转以及缩放，捕获鼠标操作的距离，实现视角的旋转和俯仰，捕获滚轮操作，实现视角的推进和拉远。

7.根据权利要求1所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的步骤三b中，采用支持Alpha通道的图像格式文件，查看建筑物内部楼层活护士模型时，设置其上层对象的贴图文件的Alpha值，实现半透明贴图显示；关于半透明楼层，在未点击别墅楼层查看时，该模型不进行单独渲染，在点击楼层之后，调整建筑模型透明度使外层透明，并同时调用该层模型，在相应位置渲染。

8.根据权利要求1所述的3D互动别墅户型的构建与分层显示控制方法，其特征在于：所述的建筑物立面图是展示建筑主体外立面构造和各层的高度；平面图是按照户室分布，以一个户型为单位，绘制成的房屋权属范围的细部图；房屋分户图是房屋的空间属性，从微观上详细记录了房屋的内部结构、精确地房屋尺寸以及整栋房屋的面积属性。