CN106485780A - 基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法，通过计算机图形学对现实世界近似真实的三维表达，将传统的二维设计方案转化为直观的三维可视化图形模型，有助于建设单位、设计单位、施工单位以及运营单位在同一个平台上进行沟通，清晰表达建造理念、及时发现设计方案缺陷、减少资源浪费，从而达到建设工程项目在其全生命周期内，最大限度地降低项目风险、控制项目成本。该方法将VR虚拟现实技术带到建筑领域，让设计师或者用户可以在虚拟环境中产生更接近现实的体验。
Description
技术领域
本发明属于虚拟现实(VR)技术领域，具体涉及虚拟现实与建筑信息模型(即BIM)建筑工程的结合，基于虚拟现实技术实现对建筑信息模型的体验。
背景技术
BIM和VR的融合现在有两种方式，传统一点的方式就是BIM to VR这种解决方案，这种模式虽然在表面上能够达到从BIM模型到VR模型的目的，但是对于工程行业，VR体验的场景往往不是一次性体验，而是在工程设计和实施的各个阶级不断的调整递进。现在BIMto VR的解决方案，更多的是采用三维模型或者BIM模型作为原始数据，结合主流的虚拟现实引擎(如Unity3D、UE等)进行虚拟场景的制作。这种方案往往需要进行大量的前期模型简化处理以适应引擎的需要，同时也需要专业的虚拟现实技术来形成虚拟现实场景，对于工程行业所需要的信息(比如BIM数据中的信息)往往也很难集成。如果需要对模型内容调整，那么需要再次进行大量的开发调整工作，对于需要在各个阶段递进、迭代进行模型展示的情况难以适应，无法到达一模多用的目的。
发明内容
本发明为了解决虚拟现实技术与建筑信息技术结合困难的问题，公开了一种基于虚拟现实的建筑信息模型体验系统，让用户身临其境般的体验虚拟环境中的建筑模型。
本发明具体采用以下技术方案：
一种基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在计算机端利用3D建模软件AutodeskRevit建立建筑模型；
步骤2：利用插件revit-to-lumion-bridge将建立好的建筑模型转换为3D渲染软件Lumion可读取的.dae文件格式；
步骤3：将转换好的.dae文件格式的建筑模型文件导入到3D渲染软件Lumion对建筑模型进行材质的渲染以及真实环境的模拟；
步骤4：在渲染完成的建筑模型内，设立不同的全景观察点；
步骤5：利用激光定位器在体验区内对体验者的坐标进行追踪定位；
步骤6：通过计算机连接外设设备，将建筑模型以全景视角场景投影到体验者所佩戴的VR头盔内；
步骤7：通过计算机连接VR手柄，体验者在建筑模型场景内操作手柄来选择步骤4所设立的不同的全景观察点；
步骤8：通过计算机连接游戏手柄，操作左右摇杆，在建筑模型场景内进行行走的模拟：前进后退和头部转动。
本发明相对于现有技术，具有以下有益的技术效果：
本发明所述的基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的解决方案，将建筑工程行业与VR的融合提升到了一个新的高度。主要功能在于能够在BIM实施全过程中与技术优势相互融合，自然对接当前主流的虚拟现实设备，形成一套全新实用的技术解决方案。无论项目处于哪一个阶段，项目的参与各方都可以用BIM+VR来体验未建成项目实际实施后的效果，让很多问题得以提前考虑，提前修改，有效的避免资源浪费，保证项目在各个阶段都可以高效高质量的完成。
附图说明
图1为本发明基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法流程示意图；
图2 VR头盔意图；
图3 VR手柄示意图；
图4游戏手柄示意图；
图5体验区示意图；
图6激光定位器示意图。
附图标记含义如下：相机镜头1、头盔追踪感应器2、触控板3、扳机4、VR手柄追踪感应器5、右摇杆6、左摇杆7、PC主机+显示屏8、体验区9、激光定位器10、状态指示灯11、LED镜头12。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明技术方案做进一步详细介绍。
如附图1所示为本发明公开的基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法流程示意图，体验方法包括以下步骤：
步骤1：在计算机端利用3D建模软件AutodeskRevit建立建筑模型；
①打开Autodesk Revit新建建筑模型；
②在以东南西北为参考的建筑立面建立预设的标高，通过等比例缩放来绘制建筑模型；
③添加建筑模型中所需的构件。
步骤2：利用插件revit-to-lumion-bridge将建立好的建筑模型转换为3D渲染软件Lumion可读取的.dae文件格式；
①在Autodesk Revit内安装revit-to-lumion-bridge插件；
②将建立好的建筑模型先保存为.rvt格式；
③在软件菜单栏中的附加模块选项里面，选择Export To Lumion，将保存为.rvt格式的建筑模型转换为.dae格式的文件。
步骤3：将转换好的.dae文件格式的建筑模型文件导入到3D渲染软件Lumion对建筑模型进行材质的渲染以及真实环境的模拟；
①打开Lumion，选择新建场景；
②选择导入新模型，读取.dae文件；
③在菜单中打开材质选项，对于不同的对象，进行材质的附着；
④在菜单栏打开景观选项，对于地形、海洋、阳光等要素进行编辑。
步骤4：在渲染完成的建筑模型内，设立不同的全景观察点；
①在Lumion中，通过鼠标键盘的操作来选择理想的全景观察位置；
②将画面内所看到的景象，导出为全景图片文件和文件夹；
③将文件夹复制到VR软件安装目录的指定文件夹下。
步骤5：利用激光定位器在体验区内对体验者的坐标进行追踪定位。
本发明所用的VR设备是特定的全套体验系统，型号是HTC VIVE，包含了：一个头戴式显示器(VR头盔)、两个单手持控制器(VR手柄)、一个能于空间内同时追踪显示器、一个将头盔与计算机连接的转接盒、以及自带的控制器的定位系统。
在矩形体验区9的对角位置设置两个激光定位器10，每个激光定位器分别在水平和垂直方向轮流对体验区9空间发射横竖激光以扫描矩形体验区的定位空间。
如附图5所示，在矩形的VR体验区9中，包括PC主机+显示屏8、两个激光定位器10，其中两个激光定位器10安装在体验区域对角的较高处，以两个激光定位器10为对角形成一个矩形区域，这个区域可以根据实际空间大小进行调整。激光定位器10设置设计有两个扫描模块，分别在水平X轴和垂直Y轴方向轮流对定位空间发射横竖激光扫描矩形区域的定位空间。
图6是激光定位器示意图，激光定位器包括状态指示灯11、LED镜头12，其中状态指示灯11用于显示激光定位器的运行状态。LED镜头12则是用来发射与捕捉激光光束，在LED镜头中安装上述的两个扫描模块。
步骤6：通过计算机连接外设设备，将建筑模型以全景视角场景投影到体验者所佩戴的VR头盔内；
在计算机中下载VR设备软件安装程序；其中，计算系统环境要求：Microsoft.NETframework 4.6或更高版本、Internet连接；
然后将转接盒连接计算机的USB3.0接口和HDMI接口；
将VR头盔与转接盒上的相对应的HDMI接口连接，并连接USB接口；
安装Steam VR，使VR头盔与计算机接通；通过设置计算机的显示与分辨率，将建筑模型以全景视角场景投影到VR头盔内的显示屏上。
如附图2所示，本申请所使用的VR头盔至少包括：相机镜头1、头盔追踪感应器2。
相机镜头1用于体验者透过头盔观察建筑模型的全景视角场景。头盔追踪感应器2测量两个激光定位器10分别发出的X轴激光和Y轴激光到达头盔追踪感应器2时间。通过各个头盔追踪感应器2的位置差，计算出VR头盔在体验区9中的位置和运动轨迹，并通过VR头盔将位置信息和运动轨迹上传至计算机中。
步骤7：通过计算机连接VR手柄，体验者在建筑模型场景内操作手柄来选择步骤4所设立的不同的全景观察点；
在本申请中，VR手柄如附图3所示，VR手柄包括：触控板3、扳机4、VR手柄追踪感应器5。触控板3用于调节灵敏度，扳机4用于选择VR观察点，VR手柄追踪感应器5可以测量出X轴激光和Y轴激光分别到达传感器的时间。这个时间就正好是X轴和Y轴激光转到这个特定的，点亮传感器的角度的时间，于是传感器相对于基站的X轴和Y轴角度也就已知了；分布在头显和控制器上的光敏传感器的位置也是已知的，于是通过各个传感器的位置差，就可以计算出头显的位置和运动轨迹。
步骤8：通过计算机连接游戏手柄，操作左右摇杆，在场景内进行行走的模拟：前进后退和头部转动。
图4为游戏手柄示意图，游戏手柄包括右摇杆6、左摇杆7，右摇杆6控制前进后退；左摇杆7用于头部转动模拟。
将游戏手柄连接主机的USB接口，自动安装驱动。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：在计算机端利用3D建模软件AutodeskRevit建立建筑模型；
步骤2：利用插件revit-to-lumion-bridge将建立好的建筑模型转换为3D渲染软件Lumion可读取的.dae文件格式；
步骤3：将转换好的.dae文件格式的建筑模型文件导入到3D渲染软件Lumion对建筑模型进行材质的渲染以及真实环境的模拟；
步骤4：在渲染完成的建筑模型内，设立不同的全景观察点；
步骤5：利用激光定位器在体验区内对体验者的坐标进行追踪定位；
步骤6：通过计算机连接外设设备，将建筑模型以全景视角场景投影到体验者所佩戴的VR头盔内；
步骤7：通过计算机连接VR手柄，体验者在建筑模型场景内操作手柄来选择步骤4所设立的不同的全景观察点。
步骤8：通过计算机连接游戏手柄，操作左右摇杆，在建筑模型场景内进行行走的模拟：前进后退和头部转动。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法，其特征在于：
在步骤2中，进一步包括以下内容：
①在Autodesk Revit内安装revit-to-lumion-bridge插件；
②将建立好的建筑模型先保存为.rvt格式；
③在软件菜单栏中的附加模块选项里面，选择Export To Lumion，将保存为.rvt格式的建筑模型转换为.dae格式的文件。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法，其特征在于：
在步骤3中，进一步包括以下内容：
①打开Lumion，选择新建场景；
②选择导入新模型，读取.dae文件；
③在菜单中打开材质选项，对于不同的对象，进行材质的附着；
④在菜单栏打开景观选项，对于地形、海洋、阳光等要素进行编辑。
4.根据权利要求1或3所述的基于虚拟现实技术实现建筑信息模型体验的方法，其特征在于：
在步骤5中，在矩形体验区9的对角位置设置两个激光定位器10，每个激光定位器分别在水平和垂直方向轮流对体验区9空间发射横竖激光以扫描矩形体验区的定位空间。
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