CN108363867B - 基于建筑图纸的建筑物自动建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，包括：分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据；确定每一条线段的端点的高程数据；根据组成每一种所述建筑对象的线段的端点的坐标数据以及线段的端点的高程数据对应生成一个二进制文件；对所有楼层的同一种所述建筑对象对应的二进制文件进行优化处理；根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型。采用本发明的技术方案能够提高建筑物的建模精度及建模效率。

Description

基于建筑图纸的建筑物自动建模方法

技术领域

本发明涉及计算机三维自动建模技术领域，尤其涉及一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法。

背景技术

随着城市建设和计算机技术的快速发展，应用计算机完成建筑物的设计工作已经成为常用手段，并且从二维建筑图纸的设计逐渐转变为三维建筑模型的设计。

现有技术如翟锐的《AutoCAD建筑工程图的读取_识别与三维重建》、袁庆萍的《建筑图三维重建技术研究》、刘川的《基于ObjectARX与Google Earth的城市三维建模系统研究》和刘励静的《利用二维图形数据构建三维场景技术的研究》等，使用的建模方案基本一致，都是先读取建筑图纸，用计算机图像处理的算法识别图元，获得建筑物的不同建筑对象的坐标数据，再根据预先设置好的标高，输出到三维引擎生成建筑物的三维模型。

但是，现有技术在建筑图纸的识别过程中未能充分利用建筑图纸所包含的信息，识别对象过少，并且没有对建筑图纸的细节进行识别，导致建筑对象的识别精度低，建筑物的细节难以得到展现，进而导致生成的建筑物的三维模型的精度不高，并且当建筑物是多层时，每一楼层的结构之间既有差异性，也有相似性，而现有技术在对建筑物进行建模时，没有对每一楼层的相似的部分进行预先优化处理，导致建模需要处理的数据量大，进而导致建筑物的建模效率不高。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，能够提高建筑物的建模精度及建模效率

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，包括以下步骤：

分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据；

确定每一条线段的端点的高程数据；

根据组成每一种所述建筑对象的线段的端点的坐标数据以及线段的端点的高程数据对应生成一个二进制文件；

对所有楼层的同一种所述建筑对象对应的二进制文件进行优化处理；

根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型。

与现有技术相比，本发明实施例提供了一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，通过分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据，可以充分利用建筑图纸中的所有对象所在图层的信息，对建筑对象的细节进行识别，从而提高建筑物的建模精度；通过对所有楼层的同一种建筑对象对应的二进制文件进行优化处理，可以对每一楼层的相似部分进行优化，减少需要处理的数据量，从而提高建筑的建模效率。

进一步地，所述建筑对象包括柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶；

则所述分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据，对于任一楼层的所有建筑对象，具体包括：

分别读取所述楼层的所有所述建筑对象所在图层的信息，按预设的顺序分别找出组成柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶的所有线段以及所有线段的端点的坐标数据。

进一步地，所述确定每一条线段的端点的高程数据，具体包括：

根据每一条线段所在楼层的地板的高程数据对应确定每一条线段的端点的高程数据。

进一步地，所述对所有楼层的同一种所述建筑对象对应的二进制文件进行优化处理，对于任一种所述建筑对象，具体包括：

读取所有楼层的所述建筑对象对应的二进制文件，获得组成所述建筑对象的所有线段的端点的坐标数据和对应的端点的高程数据；

根据获得的所有线段的端点的坐标数据和对应的端点的高程数据，获得组成所述建筑对象的所有线段；

按照从最低楼层到最高楼层的顺序依次对组成所述建筑对象的所有线段中属于每一楼层的线段进行优化处理。

进一步地，所述按照从最低楼层到最高楼层的顺序依次对组成所述建筑对象的所有线段中属于每一楼层的线段进行优化处理，对于属于任一楼层的线段，具体包括：

S1431、判断所述楼层是否为所述最高楼层；

S1432、当所述楼层不为所述最高楼层时，以所述楼层的上一相邻楼层作为当前楼层，判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与属于所述楼层的线段对应重合；

S1433、若属于当前楼层的所有线段中有线段与属于所述楼层的线段对应重合，则对每一组对应重合的线段进行优化处理，并执行S1434；若属于当前楼层的所有线段中没有线段与属于所述楼层的线段对应重合，则执行S1434；

S1434、判断当前楼层是否为所述最高楼层；

S1435、若当前楼层不为所述最高楼层，则以当前楼层的上一相邻楼层作为当前楼层，判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与属于所述楼层的线段对应重合，并返回S1433；以及，

S1436、若当前楼层为所述最高楼层，则对属于所述楼层的线段的优化处理完成，并生成相应的优化处理后的二进制文件。

进一步地，对于任意一组对应重合的线段，通过以下步骤对所述对应重合的线段进行优化处理：

对所述对应重合的线段中属于所述楼层的线段的端点的高程数据进行更新处理；

对所述对应重合的线段中属于当前楼层的线段进行删除处理。

进一步地，所述对所述对应重合的线段中属于所述楼层的线段的端点的高程数据进行更新处理，具体包括：

将属于所述楼层的线段的端点的高程数据相应替换为所述对应重合的线段中属于当前楼层的线段的端点的高程数据。

进一步地，所述根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型，具体包括：

根据每一个优化处理后的二进制文件，对应生成一种所述建筑对象的三维模型；

根据每一种所述建筑对象的三维模型，生成所述建筑物的三维模型。

进一步地，所述根据每一个优化处理后的二进制文件，对应生成一种所述建筑对象的三维模型，对于任意一个优化处理后的二进制文件，具体包括：

读取所述二进制文件，获得所述二进制文件中的所有端点的坐标数据和所有端点对应的高程数据；

根据每一组相邻的两个端点生成所述二进制文件对应的所述建筑对象的一个侧面；

根据所述建筑对象的每一个侧面生成所述建筑对象的三维模型。

进一步地，所述根据每一组相邻的两个端点生成所述二进制文件对应的所述建筑对象的一个侧面，对于任一组相邻的两个端点，具体包括：

根据所述相邻的两个端点的坐标数据和所述相邻的两个端点对应的高程数据生成两个新端点；

根据所述相邻的两个端点和所述两个新端点生成两个三角形；

将所述两个三角形无缝拼接得到所述建筑对象的一个侧面。

附图说明

图1A至图1B是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于线段的起点与终点的定义示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于Envelope对象的定义示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于判断点是否在线段上的说明示意图；

图4A至图4B是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于判断点是否在多边形内的说明示意图；

图5A至图5B是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于线段相交的说明示意图；

图6A至图6B是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于线段共线的说明示意图；

图7是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于具有共同端点的线段夹角的说明示意图；

图8是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的一个优选实施例的流程图；

图9是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的一个识别完成的墙柱图元的示意图；

图10是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S14的一个优选实施例的具体流程图；

图11是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S1403的一个优选实施例的具体流程图；

图12A至图12C是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S1403的一个优选实施例的示意图；

图13是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S15的一个优选实施例的具体流程图；

图14是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的根据相邻的两个端点生成建筑对象的一个侧面的示意图；

图15A至图15D是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的墙的三维模型效果展示图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本发明实施例描述的更加清楚，首先对本发明实施例中使用的标准以及技术术语进行定义和说明。

1、制图标准

建筑图纸中各建筑对象的画法是有一定标准的，基于建筑图纸的屋顶自动识别技术也是基于这一标准而开发，本发明实施例采用的国家建筑制图标准为《建筑制图统一标准》(GB50104-2010)。

2、线段的起点与终点

参见图1A至图1B所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于线段的起点与终点的定义示意图，分为两种情况：线段垂直于X轴和线段不垂直于X轴。

如图1A所示，线段AB垂直于X轴，端点为A和B，端点A和B的横坐标相同，比较端点A和B的纵坐标的大小，纵坐标较小的端点设定为线段的起点，纵坐标较大的端点设定为线段的终点，即端点B为起点，端点A为终点。

如图1B所示，线段A1B1和线段A2B2不垂直于X轴，端点分别为A1和B1、A2和B2，只需比较端点A1和B1、端点A2和B2的横坐标的大小，横坐标较小的端点设定为线段的起点，横坐标较大的端点设定为线段的终点，即线段A1B1的端点A1为起点，端点B1为终点，线段A2B2的端点B2为起点，端点A2为终点。

3、Envelope对象

参见图2所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于Envelope对象的定义示意图，在本发明实施例中，每一个空间要素都对应一个Envelope对象，它定义了一个空间要素的空间范围，由(Xmin，Ymin)、(Xmin，Ymax)、(Xmax，Ymax)、(Xmax，Ymin)四个点构成，是每一个要素的最小外接矩形。

4、判断点是否在线段上

根据数学原理，已知直线的方程为A*x+B*y+C＝0，点P坐标为(x，y)，则点P到直线的距离为

基于此判断点与线段的关系。

参见图3所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于判断点是否在线段上的说明示意图，首先判断点P(x，y)是否在线段的Envelope对象内，若点P(x，y)在线段的Envelope对象内，则根据公式求出点P(x，y)到线段的距离d值，若求得的距离d值小于阈值0.005m，则认为点P(x，y)在线段上。

5、判断点是否在多边形内

从目标点出发引一条射线，若这条射线和多边形所有边的交点个数是奇数，则该目标点在多边形内部；若是偶数，则该目标点在多边形外部。

参见图4A至图4B所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于判断点是否在多边形内的说明示意图，设目标点为A3(x0，y0)，求出多边形的Envelope对象，从目标点A3(x0，y0)出发引一条射线与多边形的Envelope对象相交于点B3(Xmax，y0)，判断线段A3B3与多边形所有边的交点个数，若是奇数，则目标点A3(x0，y0)在多边形内部，如图4A所示；若是偶数，则目标点A3(x0，y0)在多边形外部，如图4B所示。

6、线段相交

如果两条线段相交，则两条线段必然互相跨立，或两条线段中某条线段的某个端点正好落在另一条线段上。

参见图5A至图5B所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于线段相交的说明示意图，线段A4B4端点为A4(x1，y1)和B4(x2，y2)，线段A5B5端点为A5(x3，y3)和B5(x4，y4)。

如图5A所示，定义向量a为(x2-x1，y2-y1)，向量b为(x3-x1，y3-y1)，计算向量a与向量b的叉积a*b＝(x2-x1)*(y3-y1)-(x3-x1)*(y2-y1)，若a*b>0，则向量a在向量b的顺时针方向；若a*b<0，则向量a在向量b的逆时针方向；若a*b＝0，则向量a与向量b共线。

同理，如图5B所示，定义向量a为(x2-x1，y2-y1)，向量c为(x4-x1，y4-y1)，计算向量a与向量c的叉积a*c，若a*c>0，则向量a在向量c的顺时针方向；若a*c<0，则向量a在向量c的逆时针方向；若a*c＝0，则向量a与向量c共线。

计算向量a与向量b的叉积和向量a与向量c的叉积的乘积(a*b)*(a*c)，则有：

若(a*b)*(a*c)>0，则向量b与向量c均在向量a的同一侧，即线段A5B4的两个端点在线段A4B4的同一侧；

若(a*b)*(a*c)<0，则向量b与向量c均在向量a的不同侧，即线段A5B5的两个端点在线段A4B4的不同侧；

若(a*b)*(a*c)＝0，则向量b与向量c中至少有一个向量与向量a同向，即线段A5B5的两个端点中至少有一个端点在线段A4B4所在的直线上，需要进一步判断线段A5B5是否有端点正好落在线段A4B4上。

同理，判断线段A4B4的两个端点是否在线段A5B5的不同侧。

若任意一条线段的两个端点在另一条线段的不同侧，则两条线段互相跨立，认为两条线段相交。

若两条线段中某条线段的某个端点正好落在另一条线段上，则认为两条线段相交。

否则，认为两条线段不相交。

7、线段共线

共线是指两条线段在同一条直线上或平行的两条线段之间的距离在一定阈值之内。

参见图6A至图6B所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于线段共线的说明示意图，线段A6B6端点为A6(x5，y5)和B6(x6，y6)，线段A7B7端点为A7(x7，y7)和B7(x8，y8)，端点A6(x5，y5)和B6(x6，y6)之间横坐标的差值的绝对值为d1＝|x5-x6|，端点A7(x7，y7)和B7(x8，y8)之间横坐标的差值的绝对值为d2＝|x7-x8|。

若d1和d2的值均小于或等于阈值0.0001m，则认为两条线段均垂直于X轴，如图6A所示，两条线段之间的距离为D＝|x5-x7|。

若d1和d2的值均大于阈值0.0001m，则认为两条线段均不垂直于X轴，如图6B所示，计算出两条线段的斜率分别为

和

两条线段的截距分别为b1＝y5-k1*x5和b2＝y7-k2*x7，此时两条线段之间的距离即为线段A7B7的任一端点到线段A6B6的距离，即

若上述求得的距离D值小于阈值0.01m，且任意一条线段上的一点在另一条线段上，则认为两条线段共线。

8、具有共同端点的线段夹角

参见图7所示，是本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的关于具有共同端点的线段夹角的说明示意图，两条线段的端点分别为A8(x9，y9)和B81(x10，y10)、A8(x9，y9)和B82(x11，y11)，具有共同端点A8(x9，y9)，则两条线段的夹角为：

9、图元

图元是指建筑图纸中用于表示每一个建筑对象的图形。

10、属性信息

对于线段，其属性信息主要包括起点、终点和点数；对于弧线，其属性信息主要包括弧心、半径、起点和终点；对于圆，其属性信息主要包括圆心和半径。

定义并说明了上述标准以及技术术语后，下面对本发明实施例的技术方案进行具体介绍。

参见图8所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的一个优选实施例的流程图，包括步骤S11至步骤S15：

步骤S11、分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据；

步骤S12、确定每一条线段的端点的高程数据；

步骤S13、根据组成每一种所述建筑对象的线段的端点的坐标数据以及线段的端点的高程数据对应生成一个二进制文件；

步骤S14、对所有楼层的同一种所述建筑对象对应的二进制文件进行优化处理；

步骤S15、根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型。

具体的，步骤S11中建筑对象所在图层的信息包括图层中的所有图元的属性信息以及所有图元的端点的坐标数据，具体为组成图元的图形的属性信息以及图形的端点的坐标数据，其中，每一种图元代表一种建筑对象，根据图元的属性信息可以判断建筑对象的形状，结合每一种图元的属性信息以及图元的端点的坐标数据可以识别出组成该图元所对应的建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据。

需要说明的是，每一个端点的坐标数据均为三维坐标，用来表示该端点的空间位置。

具体的，步骤S12中的高程数据指线段基于整个建筑物的高度，即实际高度。

具体的，步骤S13中每一个二进制文件对应一个楼层中的一种建筑对象，二进制文件中包括组成该建筑对象的所有线段的端点的坐标数据和相应的端点的高程数据。

需要说明的是，在对各种建筑对象识别完成后，需要将每种建筑对象按线段存储，即将线段的端点的坐标数据和端点的高程数据输出到对应的二进制文件中存储，以识别出的墙柱图元对应的二进制文件为例，如图9所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的一个识别完成的墙柱图元的示意图，图中识别出的线段分别为线段12、线段23、线段34、线段45、线段56、线段67、线段78和线段81，则该墙柱图元对应的二进制文件的数据结构如表1所示，存储字段有NameID(nameID相同的点在同一条线段上)、order(记录点的顺序)、X坐标、Y坐标、Z坐标和高度H。

表1图9中墙柱图元对应的二进制文件的数据结构表

具体的，每一楼层中的不同的建筑对象分别对应不同的二进制文件，而不同的楼层中可能存在同一种建筑对象，因此通过步骤S14对所有楼层中的同一种建筑对象对应的所有的二进制文件进行优化处理。

可以理解的，对多层建筑物来说，每一楼层中的建筑对象不可能完全相同，为了反映不同楼层间的差异，对有差异的楼层会有单独的建筑图纸，因此需要对多层建筑物进行分层识别，对建筑物的每一楼层分别执行步骤S11至步骤S13以识别出所有楼层中的所有建筑对象，并对每一楼层中的各种建筑对象的相关数据分开存储，各自生成一个二进制文件。以三层建筑物为例，不同的楼层中可能存在同一种建筑对象窗，分别对每一楼层中的所有窗进行识别，从而生成一楼窗对应的二进制文件、二楼窗对应的二进制文件和三楼窗对应的二进制文件，则对上述三个二进制文件进行优化处理。

需要说明的是，为了保证不同楼层的建筑图纸能在平面坐标上相匹配，可以以其中的任意一个楼层为基准楼层，根据实际需要选取若干个基点，然后在其他楼层对应的位置选取配准点，通过平移和缩放的变换算法使每一楼层相同位置的点的水平坐标向匹配。

在另一个优选实施例中，所述建筑对象包括柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶；

则所述分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据，对于任一楼层的所有建筑对象，具体包括：

分别读取所述楼层的所有所述建筑对象所在图层的信息，按预设的顺序分别找出组成柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶的所有线段以及所有线段的端点的坐标数据。

需要说明的是，本实施例中按预设的顺序具体指首先完成对柱的识别，在柱识别完成的基础上对墙进行识别，在墙识别完成的基础上对门和窗进行识别，在柱、墙、门和窗识别完成的基础上对楼梯和阳台进行识别，在柱、墙、门、窗和屋顶识别完成的基础上对井进行识别，在柱、墙、门、窗、阳台和井识别完成的基础上对地板进行识别。

其中，对每一种建筑对象的识别都是根据相应的建筑对象所在图层的信息找出组成该建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据，具体的,对于建筑对象柱的识别，需要找出组成柱的柱线以及柱线的端点的坐标数据；对于建筑对象墙的识别，需要根据识别完成的柱判断闭合多边形墙线是否与柱相连，若不相连，则找出组成独立的闭合多边形墙线的线段以及线段的端点的坐标数据，若相连，则将将相连的闭合多边形墙线和柱作为一个整体进行识别，找出组成闭合多边形墙线和柱连接在一起形成的墙柱图元的线段以及线段的端点的坐标数据；对于建筑对象门的识别，需要找出组成门的门线以及门线的端点的坐标数据，并找出组成门的门墙的线段以及线段的端点的坐标数据；对于建筑对象窗的识别，需要找出组成窗的窗线以及窗线的端点的坐标数据，并找出组成窗的窗墙的线段以及线段的端点的坐标数据；对于建筑对象楼梯的识别，需要分别找出组成楼梯的梯段、梯间和梯段平台的线段以及相应的线段的端点的坐标数据；对于建筑对象阳台的识别，需要分别找出组成外阳台的外阳台板和内阳台的内阳台板的端点的坐标数据；对于建筑对象屋顶的识别，需要找出组成屋顶的轮廓的线段以及线段的端点的坐标数据；对于建筑对象井的识别，需要找出组成井的轮廓的线段以及线段的端点的坐标数据；对于建筑对象地板的识别，需要找出组成地板的轮廓的线段以及线段的端点的坐标数据。

在又一个优选实施例中，所述确定每一条线段的端点的高程数据，具体包括：

根据每一条线段所在楼层的地板的高程数据对应确定每一条线段的端点的高程数据。

具体的，由于建筑图纸只能表示建筑物的一个楼层的结构，在基于建筑图纸对组成建筑对象的线段进行识别的过程中，得到的线段的端点的坐标数据都是基于建筑图纸所表示的楼层的数据，因此，需要根据建筑图纸所表示的楼层的地板的高程数据确定每一条线段的实际高度，如表1中所示的端点的Z坐标为端点所在楼层的地板的高度，高度H为端点基于当前楼层的地板的高度，根据Z+H计算得到的数据为端点的实际高度。

需要说明的是，墙和柱的高度可通过建筑物的立面图获得，门、窗、阳台栏杆和阳台连接墙等的高度由用户自定义确定；根据墙、柱、门和窗的高度，可以确定门墙下侧的高度为门的高度，门墙上侧的高度为门所在的墙的高度与门的高度之差，下窗墙的高度为窗台的高度，上窗墙下侧的高度为窗的高度与窗台的高度之和，上窗墙上侧的高度为窗所在的墙的高度与上窗墙下侧的高度之差。

参见图10所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S14的一个优选实施例的具体流程图，所述对所有楼层的同一种所述建筑对象对应的二进制文件进行优化处理，对于任一种所述建筑对象，具体包括步骤S1401至步骤S1403：

步骤S1401、读取所有楼层的所述建筑对象对应的二进制文件，获得组成所述建筑对象的所有线段的端点的坐标数据和对应的端点的高程数据；

步骤S1402、根据获得的所有线段的端点的坐标数据和对应的端点的高程数据，获得组成所述建筑对象的所有线段；

步骤S1403、按照从最低楼层到最高楼层的顺序依次对组成所述建筑对象的所有线段中属于每一楼层的线段进行优化处理。

可以理解的，在对所有的建筑对象识别完成之后，得到的二进制文件中存储的是相应的端点的坐标数据以及端点的高程数据，三维建模是根据这些二进制文件中的端点对应组成的线段进行建模，线段越多，建模需要处理的数据量就越大，而由于不同的楼层中可能存在同一种建筑对象，同一种建筑对象之间可能存在结构上相同的部分，因此，通过本实施例提供的方法分别对每一楼层中的组成同一种建筑对象的所有线段中具有相同特点的线段进行优化处理，以减少建模需要处理的数据量。

参见图11所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S1403的一个优选实施例的具体流程图，所述按照从最低楼层到最高楼层的顺序依次对组成所述建筑对象的所有线段中属于每一楼层的线段进行优化处理，对于属于任一楼层的线段，具体包括步骤S1431至步骤S1436：

步骤S1431、判断所述楼层是否为所述最高楼层；

步骤S1432、当所述楼层不为所述最高楼层时，以所述楼层的上一相邻楼层作为当前楼层，判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与属于所述楼层的线段对应重合；

步骤S1433、若属于当前楼层的所有线段中有线段与属于所述楼层的线段对应重合，则对每一组对应重合的线段进行优化处理，并执行步骤S1434；若属于当前楼层的所有线段中没有线段与属于所述楼层的线段对应重合，则执行步骤S1434；

步骤S1434、判断当前楼层是否为所述最高楼层；

步骤S1435、若当前楼层不为所述最高楼层，则以当前楼层的上一相邻楼层作为当前楼层，判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与属于所述楼层的线段对应重合，并返回步骤S1433；以及，

步骤S1436、若当前楼层为所述最高楼层，则对属于所述楼层的线段的优化处理完成，并生成相应的优化处理后的二进制文件。

具体的，步骤S1431首先判断需要优化处理的线段所在的楼层是否为最高楼层，由于对线段的优化处理是按照从最低楼层到最高楼层的顺序进行，因此，当需要优化处理的线段所在的楼层是最高楼层时，说明对属于所有楼层的线段的优化处理已经全部完成，无需再进行优化处理，即本实施例所提供的方法适用于除了最高楼层之外的任意一个楼层。

具体的，步骤S1432通过比较需要优化处理的线段的端点的坐标数据与属于当前楼层的所有线段的坐标数据是否相同(具体指比较平面坐标数据，即X坐标和Y坐标)，来判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与需要优化处理的线段对应重合。

具体的，步骤S1433如果判定属于当前楼层的所有线段中有线段与需要优化处理的线段对应重合，则对对应重合的线段进行优化处理，当对所有的对应重合的线段优化处理完成之后执行步骤S1434；如果判定属于当前楼层的所有线段中没有线段与需要优化处理的线段对应重合，则不进行任何处理，直接执行步骤S1434。

具体的，步骤S1435判定当前楼层不为最高楼层，表示对需要优化处理的线段的优化并没有完成，需要根据属于当前楼层的上一相邻楼层中的所有线段继续进行判断，并对对应重合的线段进行优化处理，直至需要优化处理的线段与所在楼层以上的所有楼层中的所有线段完成比较以及优化处理完成为止。

具体的，步骤S1436判定当前楼层为最高楼层，表示需要优化处理的线段与所在楼层以上的所有楼层中的所有线段均进行了比较并进行了相应的处理，即对需要优化处理的线段的优化已经完成，则生成相应的优化处理后的二进制文件。

需要说明的是，对属于每一个楼层的线段进行优化处理时，需要与该楼层以上的所有楼层中的线段分别进行比较并进行相应的处理，而且都要满足从低楼层到高楼层的顺序依次进行优化处理，当属于每一个楼层的线段全部优化处理完成时，每一个楼层对应获得一个优化处理后的二进制文件。

在另一个优选实施例中，对于任意一组对应重合的线段，通过以下步骤对所述对应重合的线段进行优化处理：

对所述对应重合的线段中属于所述楼层的线段的端点的高程数据进行更新处理；

对所述对应重合的线段中属于当前楼层的线段进行删除处理。

在又一个优选实施例中，所述对所述对应重合的线段中属于所述楼层的线段的端点的高程数据进行更新处理，具体包括：

将属于所述楼层的线段的端点的高程数据相应替换为所述对应重合的线段中属于当前楼层的线段的端点的高程数据。

可以理解的，属于不同楼层的线段进行比较之后可能存在不止一组对应重合的线段，任意一组对应重合的线段表示该组线段所对应的建筑对象在不同的楼层的同一位置且具有相同的结构特点，因此可以进行合并处理，只需要将对应重合的线段中需要处理的线段的端点的高程数据替换为属于当前楼层的线段的端点的高程数据，然后将对应重合的线段中属于当前楼层的线段删除，则用优化处理后的一条线段即可表示该组对应重合的所有线段。

结合图12A至图12C所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S1403的一个优选实施例的示意图，图12A是建筑物第一楼层的某部分墙，图12B是建筑物第二楼层对应位置的某部分墙，通过读取第一楼层的墙所对应的二进制文件，获得组成墙的端点分别为端点1～端点12，对应的线段分别为线段12、线段23、线段34、线段45、线段56、线段67、线段78、线段89、线段910、线段1011、线段1112和线段121；通过读取第二楼层的墙所对应的二进制文件，获得组成墙的端点分别为端点1’～端点12’，对应的线段分别为线段12’、线段23’、线段34’、线段45’、线段56’、线段67’、线段78’、线段89’、线段910’、线段1011’、线段1112’和线段121’。

由于第一楼层不是最高楼层，因此，将第一楼层的所有线段的端点的坐标数据依次与第二楼层的所有线段的端点的坐标数据进行比较，找出端点的X坐标和Y坐标对应相同的线段，如图12A和图12B所示，第一楼层的线段23和第二楼层的线段45’对应重合，第一楼层的线段45和第二楼层的线段23’对应重合，第一楼层的线段89和第二楼层的线段1011’对应重合，第一楼层的线段1011和第二楼层的线段89’对应重合。

首先修改第一楼层的墙所对应的二进制文件，将第二楼层的线段45’、线段23’、线段1011’和线段89’的高程数据相应赋予第一楼层的线段23、线段45、线段89和线段1011，然后修改第二楼层的墙所对应的二进制文件，将第二楼层的线段45’、线段23’、线段1011’和线段89’所对应的端点以及端点相关信息从二进制文件中删除，则删除线段后的第二楼层的墙如图12C所示。

判断第二楼层是否为最高楼层，若第二楼层不是最高楼层，则读取第三楼层的墙所对应的二进制文件，按上述方法与第一楼层的墙所对应的二进制文件进行对比，从而对应修改第一楼层的墙所对应的二进制文件和第三楼层的墙所对应的二进制文件，直至第一楼层以上的所有楼层的墙所对应的二进制文件分别与第一楼层的墙所对应的二进制文件进行比较并优化完成为止，说明对第一楼层的墙所对应的二进制文件的优化处理已经完成，对应生成优化处理后的第一楼层的墙所对应二进制文件。

当对第一楼层的墙所对应的二进制文件的优化处理完成后，从第二楼层开始，将第二楼层以上的所有楼层的墙所对应的二进制文件分别与第二楼层的墙所对应的二进制文件进行比较并优化，从而完成对第二楼层的墙所对应的二进制文件的优化处理，并对应生成优化处理后的第二楼层的墙所对应二进制文件。

以此类推，直至最高楼层的下一相邻楼层的墙所对应的二进制文件与最高楼层的墙所对应的二进制文件进行比较并优化处理完成，整个优化过程结束，每一楼层分别对应生成一个优化处理后的墙所对应二进制文件。

可以理解的，由于在对某一楼层的墙所对应的二进制文件进行优化处理时，该楼层以上的所有楼层的墙所对应的二进制文件也相应有所变化，在后续对该楼层以上的所有楼层的墙所对应的二进制文件分别进行优化处理时，会在修改后的二进制文件的基础上作进一步的处理，从而大大减少了建模需要处理的线段的数量，提高了建模的效率。

参见图13所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的步骤S15的一个优选实施例的具体流程图，所述根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型，具体包括步骤S1501至步骤S1502：

步骤S1501、根据每一个优化处理后的二进制文件，对应生成一种所述建筑对象的三维模型；

步骤S1502、根据每一种所述建筑对象的三维模型，生成所述建筑物的三维模型。

具体的，通过将二进制文件输入三维引擎，三维引擎会对应生成该二进制文件所对应的建筑对象的三维模型，对整个建筑物而言，建筑物是由不同的建筑对象组合而成的，因此，首先通过三维引擎根据每一种建筑对象所对应的二进制文件生成相应的建筑对象的三维模型，然后将所有的建筑对象的三维模型按相应的位置进行组合，即生成了建筑物的三维模型，从而完成了对建筑物的三维建模。

在另一个优选实施例中，所述根据每一个优化处理后的二进制文件，对应生成一种所述建筑对象的三维模型，对于任意一个优化处理后的二进制文件，具体包括：

读取所述二进制文件，获得所述二进制文件中的所有端点的坐标数据和所有端点对应的高程数据；

根据每一组相邻的两个端点生成所述二进制文件对应的所述建筑对象的一个侧面；

根据所述建筑对象的每一个侧面生成所述建筑对象的三维模型。

可以理解的，二进制文件中存储的是端点的相关信息，根据相邻的两个端点可以生成一条线段，结合线段与端点对应的高程数据即可生成建筑对象的一个侧面，同理，对所有的相邻的两个端点进行处理可以生成建筑对象的所有侧面，将生成的所有侧面进行组合，则可以得到建筑对象的是三维模型。

在又一个优选实施例中，所述根据每一组相邻的两个端点生成所述二进制文件对应的所述建筑对象的一个侧面，对于任一组相邻的两个端点，具体包括：

根据所述相邻的两个端点的坐标数据和所述相邻的两个端点对应的高程数据生成两个新端点；

根据所述相邻的两个端点和所述两个新端点生成两个三角形；

将所述两个三角形无缝拼接得到所述建筑对象的一个侧面。

本实施例为根据相邻的两个端点生成建筑对象的一个侧面的具体方法，结合图14所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的根据相邻的两个端点生成建筑对象的一个侧面的示意图，这里以墙为例进行说明，图中端点A和端点B为墙所对应的二进制文件中的相邻的两个端点，端点A的坐标数据和高度分别为(x1，y1，z1)和h，端点B的坐标数据和高度分别为(x2，y2，z2)和h。

首先根据端点A和端点B生成线段AB，然后将端点A和端点B的X坐标和Y坐标保持不变，而Z坐标加上h，则对应生成端点C(x1，y1，z1+h)和端点D(x2，y2，z2+h)，然后在端点A、端点B、端点C和端点D的基础上，生成两个三角形，分别为三角形ABC和三角形BCD，将三角形ABC和三角形BCD进行无缝拼接，则得到矩形ABDC，矩形ABDC即为墙的一个侧面。

参见图15A至图15D所示，是本发明提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法的墙的三维模型效果展示图，其中，图15A为优化前的第一楼层的墙的三维模型局部图，图15B为优化后的第一楼层的墙的三维模型局部图，图15C为优化前的第二楼层的墙的三维模型局部图，图15D为优化后的第二楼层的墙的三维模型局部图，从图中可以看出，通过构造三角形并拼接成矩形的方法可以对应生成墙的一个侧面，根据墙的侧面进行组合可以获得墙的三维模型，并且通过图15A与图15B的对比可知，根据优化后的二进制文件生成的墙的高度有所变化，通过图15C与图15D的对比可知，根据优化后的二进制文件生成的墙的数量大大减少。

综上，本发明实施例所提供的一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，利用建筑对象所在图层的信息以及建筑对象之间的连接关系，可以识别出柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶等建筑对象的位置、尺寸、类型以及空间几何特征，通过将每一种建筑对象所对应的二进制文件输入三维引擎可以自动生成建筑物的三维模型，从而能够准确地表现建筑物的轮廓和结构，提高了建模精度；另外，在对多层建筑物的每一楼层的建筑对象进行分层识别后，通过对比不同楼层的同一种建筑对象之间的异同，对每一种建筑对象所对应的二进制文件进行优化处理，将具有相同特点的线段合并，从而减少了三维建模时需要处理的数据量，进而提高了建模效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

分别读取建筑物的每一楼层的所有建筑对象所在图层的信息，并按预设的顺序识别组成每一种所述建筑对象的线段以及线段的端点的坐标数据；所述建筑对象包括柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶；对于任一楼层的所有建筑对象，具体包括：分别读取所述楼层的所有所述建筑对象所在图层的信息，按预设的顺序分别找出组成柱、墙、门、窗、楼梯、阳台、井、地板和屋顶的所有线段以及所有线段的端点的坐标数据；

确定每一条线段的端点的高程数据；

根据组成每一种所述建筑对象的线段的端点的坐标数据以及线段的端点的高程数据对应生成一个二进制文件；

对所有楼层的同一种所述建筑对象对应的二进制文件进行优化处理；对于任一种所述建筑对象，具体包括：读取所有楼层的所述建筑对象对应的二进制文件，获得组成所述建筑对象的所有线段的端点的坐标数据和对应的端点的高程数据；根据获得的所有线段的端点的坐标数据和对应的端点的高程数据，获得组成所述建筑对象的所有线段；按照从最低楼层到最高楼层的顺序依次对组成所述建筑对象的所有线段中属于每一楼层的线段进行优化处理；

其中，所述按照从最低楼层到最高楼层的顺序依次对组成所述建筑对象的所有线段中属于每一楼层的线段进行优化处理，对于属于任一楼层的线段，具体包括：

S1431、判断所述楼层是否为所述最高楼层；

S1432、当所述楼层不为所述最高楼层时，以所述楼层的上一相邻楼层作为当前楼层，判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与属于所述楼层的线段对应重合；

S1433、若属于当前楼层的所有线段中有线段与属于所述楼层的线段对应重合，则对每一组对应重合的线段进行优化处理，并执行S1434；若属于当前楼层的所有线段中没有线段与属于所述楼层的线段对应重合，则执行S1434；

S1434、判断当前楼层是否为所述最高楼层；

S1435、若当前楼层不为所述最高楼层，则以当前楼层的上一相邻楼层作为当前楼层，判断属于当前楼层的所有线段中是否有线段与属于所述楼层的线段对应重合，并返回S1433；以及，

S1436、若当前楼层为所述最高楼层，则对属于所述楼层的线段的优化处理完成，并生成相应的优化处理后的二进制文件；

其中，对于任意一组对应重合的线段，通过以下步骤对所述对应重合的线段进行优化处理：对所述对应重合的线段中属于所述楼层的线段的端点的高程数据进行更新处理，将属于所述楼层的线段的端点的高程数据相应替换为所述对应重合的线段中属于当前楼层的线段的端点的高程数据；对所述对应重合的线段中属于当前楼层的线段进行删除处理；

根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型。

2.如权利要求1所述的基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，其特征在于，所述确定每一条线段的端点的高程数据，具体包括：

根据每一条线段所在楼层的地板的高程数据对应确定每一条线段的端点的高程数据。

3.如权利要求1所述的基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，其特征在于，所述根据优化处理后的二进制文件生成所述建筑物的三维模型，具体包括：

根据每一个优化处理后的二进制文件，对应生成一种所述建筑对象的三维模型；

根据每一种所述建筑对象的三维模型，生成所述建筑物的三维模型。

4.如权利要求3所述的基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，其特征在于，所述根据每一个优化处理后的二进制文件，对应生成一种所述建筑对象的三维模型，对于任意一个优化处理后的二进制文件，具体包括：

读取所述二进制文件，获得所述二进制文件中的所有端点的坐标数据和所有端点对应的高程数据；

根据每一组相邻的两个端点生成所述二进制文件对应的所述建筑对象的一个侧面；

根据所述建筑对象的每一个侧面生成所述建筑对象的三维模型。

5.如权利要求4所述的基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，其特征在于，所述根据每一组相邻的两个端点生成所述二进制文件对应的所述建筑对象的一个侧面，对于任一组相邻的两个端点，具体包括：

根据所述相邻的两个端点的坐标数据和所述相邻的两个端点对应的高程数据生成两个新端点；

根据所述相邻的两个端点和所述两个新端点生成两个三角形；将所述两个三角形无缝拼接得到所述建筑对象的一个侧面。

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