CN108710739A - 一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法及系统，其中方法包括：建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。该方法及系统有效实现了目标建筑BIM模型的轻量化，降低了BIM模型数据的冗余，一定程度上提高了智能移动终端组织和展示BIM模型数据的效率。此外，目标建筑在智能移动终端上的三维可视化显示可作为室内定位的基础三维地图，为实现智能移动终端室内定位奠定了基础。

Description

一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑信息模型可视化技术领域，更具体地，涉及一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法及系统。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技术作为一个共享的知识资源数据库，容纳了建筑项目从前期规划到施工到维护阶段全生命周期的所有参数化表达的信息。BIM是一种将建筑生命周期全覆盖的数字化虚拟建筑。在运维阶段，BIM模型与系统集成相联系，可提供可视化管理、快速定位诊断的功能。在BIM技术下，虚拟建筑中所包含的各种信息，可为室内定位提供有力的手段。

目前，电脑端BIM的应用都是基于C/S架构(Client/Sever，客户机/服务器，即客户端相应软件程序实现)，使用和维护的过程都显得十分繁琐，每次新客户的使用都需要安装特定的客户端，一旦项目参与方不使用装载特定软件的程序，客户端便无法及时地共享和交互相应的数据信息，更加无法实现大空间范围内的同步与共享。相较而言，B/S架构(Browser/Sever，浏览器/服务器，即客户端网页程序实现)下的数据运算主要集中在服务器上，其优势在于对网络前端的软硬件要求较低、维护升级便利，同时对于移动终端的兼容性也更好。

然而，在B/S架构下，大数据量BIM模型的高效三维渲染和Web应用程序功能限制一直是阻碍其发展的重要因素，其中最主要的是BIM模型的Web-3D实现，即如何使BIM模型高效地在网页上进行三维浏览。近年来随着网页技术HTML5的发布和不断地推广，WebGL技术越来越多的被使用在网页3D领域，能够有效地解决在网页上进行三维浏览的问题，但是3D模型的渲染效率却需要依靠设备本身的硬件。由于智能移动终端的硬件条件没有电脑端的优势，同时智能移动终端之间的硬件条件也参差不齐，导致不同智能移动终端BIM模型的三维渲染效率难以控制。即，目前智能移动终端无法高效快速地组织和展示BIM模型数据。

发明内容

本发明为了克服现有技术中智能移动终端无法高效快速地组织和展示BIM模型数据的问题，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法及系统。

一方面，本发明提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，包括：

建立目标建筑的BIM模型，并将所述BIM模型解析成FBX文件；

从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；

将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；

基于WebGL根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示。

优选地，所述建立目标建筑的BIM模型进一步包括：

获取所述目标建筑的CAD文档或BIM模型数据，根据所述CAD文档或所述BIM模型数据建立所述目标建筑的BIM模型。

优选地，所述建立目标建筑的BIM模型之后还包括：

利用OBDC从所述BIM模型中提取各个构件的属性信息；

将所有构件的属性信息存储至目标数据库中。

优选地，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息进一步包括：

获取所述几何信息对应的第一存储节点类型；

根据所述第一存储节点类型遍历所述FBX文件，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息。

优选地，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的材质信息进一步包括：

获取所述材质信息对应的第二存储节点类型；

根据所述第二存储节点类型遍历所述FBX文件，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的材质信息。

优选地，所述将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中之后还包括：

删除所述目标MTL文件中的纹理信息和光线信息，并将所述目标MTL文件中的颜色信息对应的颜色转化为灰度色。

优选地，所述基于WebGL根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示进一步包括：

设计基于WebGL的可视化平台，分析WebGL着色器语言的构成和使用方法；

通过JavaScript语言编写HTML+JS交互程序，调用Three.js下的载入接口，获取所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件；

根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示。

一方面，本发明提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的系统，包括：

模型构建模块，用于建立目标建筑的BIM模型，并将所述BIM模型解析成FBX文件；

信息提取模块，用于从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；

信息存储模块，用于将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；

三维显示模块，用于基于WebGL根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示。

一方面，本发明提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述任一所述的方法。

一方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述任一所述的方法。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法及系统，通过建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。该方法及系统有效实现了目标建筑BIM模型的轻量化，降低了BIM模型数据的冗余。在此基础上，即便智能移动终端的硬件条件没有电脑端的优势，同时智能移动终端之间的硬件条件也参差不齐，但智能移动终端可以根据轻量化的BIM模型数据进行目标建筑的三维可视化显示，一定程度上提高了智能移动终端组织和展示BIM模型数据的效率。此外，目标建筑在智能移动终端上的三维可视化显示可作为室内定位的基础三维地图，为实现智能移动终端室内定位奠定了基础。

附图说明

图1为本发明实施例的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的整体流程示意图；

图2为本发明实施例的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的系统的整体结构示意图；

图3为本发明实施例的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化方法的设备的结构框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明实施例的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的整体流程示意图，如图1所示，本发明提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，包括：

S1，建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；

具体地，对于目标建筑，在BIM建模软件中根据目标建筑的CAD文档或BIM模型数据建立目标建筑的BIM模型。BIM模型中包含了目标建筑各个构件的详细信息。在此基础上，将目标建筑的BIM模型解析成FBX文件，即在BIM建模软件中将BIM模型导出并保存为FBX格式。在其他实施例中，还可以将BIM模型解析成其他格式的文件，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。

其中FBX是Autodesk公司开发出品的一款用于跨平台的三维创作与交换的三维模型格式，其开发的主要目的是为了实现Autodesk旗下各类软件之间的数据交换。同时，通过FBX用户能访问大多数三维供应商的三维文件。

S2，从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；

需要说明的是，虽然FBX文件格式支持目前所有主流的三维数据元素以及二维、音频和视频媒体元素。但是由于现在各行业所采用的三维设计类软件和三维设计成果集成类的软件种类各不相同，FBX格式虽然在Autodesk旗下的三维软件之间基本能够达到无缝交互，但是在与外部的平台，特别是地理信息系统平台的数据转换方面就容易丢失部分信息。

有鉴于此，本实施例中，将目标建筑的BIM模型解析成FBX文件之后，从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息，即从FBX文件中提取BIM模型可视化所需的主要信息，在避免信息丢失以满足BIM模型可视化需求的同时，还能对BIM模型进行轻量化。其中几何信息包含BIM模型中的顶点和法线等，材质信息包含BIM模型中的纹理信息、颜色信息和光照信息等。

在各个构件的几何信息和材质信息的提取过程中，由于FBX文件是以SceneGraph/Tree的结构存储BIM模型的所有信息(可类比成一个多叉树)，该多叉树中包含了几何网络、相机、光源和骨骼等存储节点，不同存储节点下存储了BIM模型中各个构件的不同信息。故而，通过遍历FBX文件，即可获得BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息。FBX文件的具体结构可参见如下示例：

S3，将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的纹理信息存储至目标MTL文件中；

具体地，从FBX文件中提取出各个构件的几何信息之后，将所有构件的几何信息转化成OBJ格式，并存储至目标OBJ文件中。OBJ文件是Alias|Wavefront公司为它的一套基于工作站的3D建模和动画软件开发的一种标准3D模型文件格式，其文件格式结构简单，支持几乎所有的三维建立软件。OBJ文件以纯文本的形式存储了BIM模型中的顶点和法线等几何信息。

此外，从FBX文件中提取出各个构件的材质信息之后，将所有构件的材质信息转化成MTL格式，并存储至目标MTL文件中。MTL文件是材质库文件，描述的是物体的材质信息，ASCII存储，任何文本编辑器可以将其打开和编辑。一个MTL文件可以包含一个或多个材质定义，对于每个材质都有其纹理、颜色和光线等的描述，应用于物体的表面和顶点。

其中OBJ文件的具体结构可参见如下示例：

1 #Blender v2.78(sub 0)OBJ File：″

2 #www.blender.org

3 mtllib untitled.mtl

4 o Cube

5 v 1.000000 -1.000000 -1.000000

6 v 1.000000 -1.000000 1.000000

7 v -1.000000 -1.000000 1.000000

8 v -1.000000 -1.000000 -1.000000

9 v 1.000000 1.000000 -0.999999

10 v 0.999999 1.000000 1.000001

11 v -1.000000 1.000000 1.000000

12 v -1.000000 1.000000 -1.000000

13 vn 0.0000 -1.0000 0.0000

14 vn 0.0000 1.0000 0.0000

15 vn 1.0000 0.0000 0.0000

16 vn -0.0000 -0.0000 1.0000

17 vn -1.0000 -0.0000 -0.0000

18 vn 0.0000 0.0000 -1.0000

19 usemtl Material

20 s off

21 f1//1 2//1 3//1 4//1

22 f 5//2 8//2 7//2 6//2

23 f 1//3 5//3 6//3 2//3

24 f 2//4 6//4 7//4 3//4

25 f 3//5 7//5 8//5 4//5

26 f 5//6 1//6 4//6 8//6

27

MTL文件的具体结构可参见如下示例：

1 #Blender MTL File：′None′

2 #Material Count：1

3

4 newmtl Material

5 Ns 96.078431

6 Ka 1.000000 1.000000 1.000000

7 Kd 0.640000 0.640000 0.640000

8 Ks 0.500000 0.500000 0.500000

9 Ke 0.000000 0.000000 0.000000

10 Ni 1.000000

11 d 1.000000

12 illum 2

13

S4，基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。

具体地，在提取出BIM模型中的几何信息和材质信息之后，可将几何信息对应的目标OBJ文件和材质信息对应的目标MTL文件存储至服务器，同时也可以将目标OBJ文件和目标MTL文件直接存储在客户端，其中客户端包括电脑端和移动智能终端。

当电脑端或移动智能终端需要对目标建筑进行三维可视化显示时，需先设计可视化平台，本实施例中，基于WebGL设计3D可视化平台。当目标OBJ文件和目标MTL文件存储在客户端时，则利用可视化平台直接加载目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。当目标OBJ文件和目标MTL文件存储在服务器时，则需客户端先从服务器调用目标OBJ文件和目标MTL文件，再利用可视化平台加载目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。其中目标OBJ文件和目标MTL文件组成了轻量化BIM模型数据，即最终根据轻量化BIM模型数据对目标建筑进行三维可视化显示。

需要说明的是，WebGL(全写Web Graphics Library)是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，通过建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。该方法有效实现了目标建筑BIM模型的轻量化，降低了BIM模型数据的冗余。在此基础上，即便智能移动终端的硬件条件没有电脑端的优势，同时智能移动终端之间的硬件条件也参差不齐，但智能移动终端可以根据轻量化的BIM模型数据进行目标建筑的三维可视化显示，一定程度上提高了智能移动终端组织和展示BIM模型数据的效率。此外，目标建筑在智能移动终端上的三维可视化显示可作为室内定位的基础三维地图，为实现智能移动终端室内定位奠定了基础。

基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，建立目标建筑的BIM模型进一步包括：获取目标建筑的CAD文档或BIM模型数据，根据CAD文档或BIM模型数据建立目标建筑的BIM模型。

具体地，在建立目标建筑的BIM模型的过程中，需先获取目标建筑的CAD文档或BIM模型数据，当获取到BIM模型数据时，可直接利用BIM建模软件根据BIM模型数据建立目标建筑的BIM模型。当获取到目标建筑的CAD文档时，则需根据目标建筑的CAD文档建立目标建筑的BIM模型，主要包括建立网格及楼层线、导入CAD文档、建立主要组件和彩现等步骤流程。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，通过获取目标建筑的CAD文档或BIM模型数据，根据CAD文档或BIM模型数据建立目标建筑的BIM模型，有效实现了目标建筑BIM模型的建立，有利于后续对目标建筑的BIM模型进行轻量化处理。

基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，建立目标建筑的BIM模型之后还包括：利用OBDC从BIM模型中提取各个构件的属性信息；将所有构件的属性信息存储至目标数据库中。

具体地，在BIM建模软件中建立目标建筑的BIM模型之后，为了便于后续查看目标建筑的属性信息，本实施例中，利用OBDC从BIM模型中提取各个构件的属性信息，将所有构件的属性信息存储至目标数据库中。其中，目标数据库包括SQL Server和MySQL等数据库，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。

需要说明的是，开放数据库连接(Open Database Connectivity，ODBC)是为解决异构数据库间的数据共享而产生的，现已成为WOSA(The Windows Open SystemArchitecture),Windows开放系统体系结构)的主要部分和基于Windows环境的一种数据库访问接口标准ODBC为异构数据库访问提供统一接口，允许应用程序以SQL为数据存取标准，存取不同DBMS管理的数据；使应用程序直接操纵DB中的数据，免除随DB的改变而改变。用ODBC可以访问各类计算机上的DB文件，甚至访问如Excel表和ASCI I数据文件这类非数据库对象。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，利用OBDC从BIM模型中提取各个构件的属性信息；将所有构件的属性信息存储至目标数据库中，有利于后续从目标数据库中查看目标建筑的属性信息。

基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息进一步包括：获取几何信息对应的第一存储节点类型；根据第一存储节点类型遍历FBX文件，从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息。

具体地，在各个构件的几何信息的提取过程中，由于FBX文件是以Scene Graph/Tree的结构存储BIM模型的所有信息(可类比成一个多叉树)，该多叉树中包含了几何网络、相机、光源和骨骼等存储节点，不同存储节点下存储了BIM模型中各个构件的不同信息。故而，通过遍历FBX文件，即可获得BIM模型中各个构件的几何信息。

本实施例中，首先获取几何信息对应的第一存储节点类型，在FBX文件中存储几何信息的存储节点为Mesh节点，即第一存储节点类型为Mesh节点。由此，遍历FBX文件查询Mesh节点下存储的信息即为BIM模型中各个构件的几何信息。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，通过获取几何信息对应的第一存储节点类型，根据第一存储节点类型遍历FBX文件，即可从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息。该方法能够有效准确地从FBX文件中提取出BIM模型中各个构件的几何信息，有利于实现目标建筑BIM模型的轻量化。

基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的材质信息进一步包括：获取材质信息对应的第二存储节点类型；根据第二存储节点类型遍历FBX文件，从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的材质信息。

具体地，在各个构件的几何信息的提取过程中，由于FBX文件是以Scene Graph/Tree的结构存储BIM模型的所有信息(可类比成一个多叉树)，该多叉树中包含了几何网络、相机、光源和骨骼等存储节点，不同存储节点下存储了BIM模型中各个构件的不同信息。故而，通过遍历FBX文件，即可获得BIM模型中各个构件的材质信息。

本实施例中，首先获取材质信息对应的第二存储节点类型，在FBX文件中存储材质信息的存储节点为Material节点，即第二存储节点类型为Material节点。由此，遍历FBX文件查询Material节点下存储的信息即为BIM模型中各个构件的材质信息。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，通过获取材质信息对应的第二存储节点类型，根据第二存储节点类型遍历FBX文件，即可从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的材质信息。该方法能够有效准确地从FBX文件中提取出BIM模型中各个构件的材质信息，有利于实现目标建筑BIM模型的轻量化。

基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中之后还包括：删除目标MTL文件中的纹理信息和光线信息，并将目标MTL文件中的颜色信息对应的颜色转化为灰度色。

具体地，在将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中之后，为了进一步简化目标MTL文件中的数据构成，本实施例中，进一步删除目标MTL文件中的材质信息所包含的纹理信息和光线信息，并将目标MTL文件中的材质信息所包含的颜色信息对应的颜色转化为灰度色。此外，从FBX文件中提取出的材质信息可能存在重复的情况，故而针对目标MTL文件中所有材质信息应先通过材质名去除重复的材质信息。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，通过删除目标MTL文件中的纹理信息和光线信息，并将目标MTL文件中的颜色信息对应的颜色转化为灰度色，进一步简化目标MTL文件中的数据构成，有利于进一步实现目标建筑BIM模型的轻量化。

基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示进一步包括：设计基于WebGL的可视化平台，分析WebGL着色器语言的构成和使用方法；通过JavaScript语言编写HTML+JS交互程序，调用Three.js下的载入接口，获取目标OBJ文件和目标MTL文件；根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。

具体地，当电脑端或智能移动终端需要对目标建筑进行三维可视化显示时，需先设计可视化平台，本实施例中，基于WebGL设计3D可视化平台，并分析WebGL着色器语言的构成和使用方法；再通过JavaScript语言编写HTML+JS交互程序，调用Three.js下的载入接口，获取目标OBJ文件和目标MTL文件；最终根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。其中目标OBJ文件和目标MTL文件组成了轻量化BIM模型数据，即最终根据轻量化BIM模型数据对目标建筑进行三维可视化显示。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，设计基于WebGL的可视化平台，分析WebGL着色器语言的构成和使用方法；通过JavaScript语言编写HTML+JS交互程序，调用Three.js下的载入接口，获取目标OBJ文件和目标MTL文件；根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示，有利于在智能移动终端实现目标建筑的三维可视化显示，且目标建筑在智能移动终端上的三维可视化显示可作为室内定位的基础三维地图，为实现智能移动终端室内定位奠定了基础。

为了便于理解上述任一实施例中的技术方案，现以某高校F座学院楼为例进行具体说明：

首先，根据F座学院楼的CAD建筑图纸进行BIM模型的建立。在建模型的过程中，详细分析了BIM模型各个构件的信息组成，最终完成F座学院楼BIM模型建立。

在建立F座学院楼BIM模型之后，将BIM模型导出并保存为FBX文件，并从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息，并将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中。最后，基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对F座学院楼进行三维可视化显示，其中目标OBJ文件和目标MTL文件组成了轻量化BIM模型数据，即最终根据轻量化BIM模型数据对F座学院楼进行三维可视化显示。

图2为本发明实施例的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的系统的整体结构示意图，如图2所示，基于上述任一实施例，提供一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的系统，包括：

模型构建模块1，用于建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；

具体地，对于目标建筑，利用模型构建模块1根据目标建筑的CAD文档或BIM模型数据建立目标建筑的BIM模型。BIM模型中包含了目标建筑各个构件的详细信息。在此基础上，将目标建筑的BIM模型解析成FBX文件，即利用模型构建模块1将BIM模型导出并保存为FBX格式。在其他实施例中，还可以将BIM模型解析成其他格式的文件，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。

其中FBX是Autodesk公司开发出品的一款用于跨平台的三维创作与交换的三维模型格式，其开发的主要目的是为了实现Autodesk旗下各类软件之间的数据交换。同时，通过FBX用户能访问大多数三维供应商的三维文件。

信息提取模块2，用于从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；

需要说明的是，虽然FBX文件格式支持目前所有主流的三维数据元素以及二维、音频和视频媒体元素。但是由于现在各行业所采用的三维设计类软件和三维设计成果集成类的软件种类各不相同，FBX格式虽然在Autodesk旗下的三维软件之间基本能够达到无缝交互，但是在与外部的平台，特别是地理信息系统平台的数据转换方面就容易丢失部分信息。

有鉴于此，本实施例中，将目标建筑的BIM模型解析成FBX文件之后，利用信息提取模块2从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息，即从FBX文件中提取BIM模型可视化所需的主要信息，在避免信息丢失以满足BIM模型可视化需求的同时，还能对BIM模型进行轻量化。其中几何信息包含BIM模型中的顶点和法线等，材质信息包含BIM模型中的纹理信息、颜色信息和光照信息等。

在各个构件的几何信息和材质信息的提取过程中，由于FBX文件是以SceneGraph/Tree的结构存储BIM模型的所有信息(可类比成一个多叉树)，该多叉树中包含了几何网络、相机、光源和骨骼等存储节点，不同存储节点下存储了BIM模型中各个构件的不同信息。故而，通过遍历FBX文件，即可获得BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息。

信息存储模块3，用于将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；

具体地，从FBX文件中提取出各个构件的几何信息之后，利用信息存储模块3将所有构件的几何信息转化成OBJ格式，并存储至目标OBJ文件中。OBJ文件是Alias|Wavefront公司为它的一套基于工作站的3D建模和动画软件开发的一种标准3D模型文件格式，其文件格式结构简单，支持几乎所有的三维建立软件。OBJ文件以纯文本的形式存储了BIM模型中的顶点和法线等几何信息。

此外，从FBX文件中提取出各个构件的材质信息之后，利用信息存储模块3将所有构件的材质信息转化成MTL格式，并存储至目标MTL文件中。MTL文件是材质库文件，描述的是物体的材质信息，ASCII存储，任何文本编辑器可以将其打开和编辑。一个MTL文件可以包含一个或多个材质定义，对于每个材质都有其纹理、颜色和光线等的描述，应用于物体的表面和顶点。

三维显示模块4，用于基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。

具体地，在提取出BIM模型中的几何信息和材质信息之后，可将几何信息对应的目标OBJ文件和材质信息对应的目标MTL文件存储至服务器，同时也可以将目标OBJ文件和目标MTL文件直接存储在客户端，其中客户端包括电脑端和移动智能终端。

当电脑端或移动智能终端需要对目标建筑进行三维可视化显示时，需先设计可视化平台，本实施例中，利用三维显示模块4基于WebGL设计3D可视化平台。当目标OBJ文件和目标MTL文件存储在客户端时，则利用可视化平台直接加载目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。当目标OBJ文件和目标MTL文件存储在服务器时，则需客户端先从服务器调用目标OBJ文件和目标MTL文件，再利用可视化平台加载目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。其中目标OBJ文件和目标MTL文件组成了轻量化BIM模型数据，即最终根据轻量化BIM模型数据对目标建筑进行三维可视化显示。

本发明提供的一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的系统，通过建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。该系统有效实现了目标建筑BIM模型的轻量化，降低了BIM模型数据的冗余。在此基础上，即便智能移动终端的硬件条件没有电脑端的优势，同时智能移动终端之间的硬件条件也参差不齐，但智能移动终端可以根据轻量化的BIM模型数据进行目标建筑的三维可视化显示，一定程度上提高了智能移动终端组织和展示BIM模型数据的效率。此外，目标建筑在智能移动终端上的三维可视化显示可作为室内定位的基础三维地图，为实现智能移动终端室内定位奠定了基础。

图3示出本申请实施例的建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的设备的结构框图。参照图3，所述建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的设备，包括：处理器(processor)31、存储器(memory)32和总线33；其中，所述处理器31和存储器32通过所述总线33完成相互间的通信；所述处理器31用于调用所述存储器32中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。

本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：建立目标建筑的BIM模型，并将BIM模型解析成FBX文件；从FBX文件中提取BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；基于WebGL根据目标OBJ文件和目标MTL文件对目标建筑进行三维可视化显示。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法，其特征在于，包括：

建立目标建筑的BIM模型，并将所述BIM模型解析成FBX文件；

从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；

将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；

基于WebGL根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立目标建筑的BIM模型进一步包括：

获取所述目标建筑的CAD文档或BIM模型数据，根据所述CAD文档或所述BIM模型数据建立所述目标建筑的BIM模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立目标建筑的BIM模型之后还包括：

利用OBDC从所述BIM模型中提取各个构件的属性信息；

将所有构件的属性信息存储至目标数据库中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息进一步包括：

获取所述几何信息对应的第一存储节点类型；

根据所述第一存储节点类型遍历所述FBX文件，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的材质信息进一步包括：

获取所述材质信息对应的第二存储节点类型；

根据所述第二存储节点类型遍历所述FBX文件，从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的材质信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中之后还包括：

删除所述目标MTL文件中的纹理信息和光线信息，并将所述目标MTL文件中的颜色信息对应的颜色转化为灰度色。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于WebGL根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示进一步包括：

设计基于WebGL的可视化平台，分析WebGL着色器语言的构成和使用方法；

通过JavaScript语言编写HTML+JS交互程序，调用Three.js下的载入接口，获取所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件；

根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示。

8.一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的系统，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于建立目标建筑的BIM模型，并将所述BIM模型解析成FBX文件；

信息提取模块，用于从所述FBX文件中提取所述BIM模型中各个构件的几何信息和材质信息；

信息存储模块，用于将所有构件的几何信息存储至目标OBJ文件中，将所有构件的材质信息存储至目标MTL文件中；

三维显示模块，用于基于WebGL根据所述目标OBJ文件和所述目标MTL文件对所述目标建筑进行三维可视化显示。

9.一种建筑信息模型轻量化和三维场景可视化的方法的设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至7任一所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一所述的方法。