CN109191576A - 一种将建筑图纸转换为三维bim模型的图层分类方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，包括以下步骤：a、将CAD建筑图纸导入BIM建模软件，将CAD建筑图纸中的图形元素信息转换为基本图形元素信息库和文字信息库；b、检索CAD建筑图纸中的图层信息，遍历预处理后的CAD建筑图纸，将同一图层的基本图形元素放入一个集合中；c、将待识别的图层作为目标图层，依次对每一个图层的图层数据集进行总匹配度得分计算，从而获得目标图层；对每一个图层的图层数据集进行下一轮的匹配度得分计算，直至获取所有的目标图层；d、获取所有目标图层后，在指定的目标图层上进行识别和建模；本发明对CAD建筑图纸的图层自动分类，提高CAD建筑图纸识别和重建三维BIM模型的效率。
Description
技术领域
本发明涉及建筑信息模型技术领域，具体是一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法。
背景技术
在建筑工程业界，建筑信息模型与管理(BIM)被广泛认为是一种能够提高生产效率和交付质量的新型工具。BIM为一个工程项目提供了多维度的可实时同步的可视化建筑模型，同时在项目的全生命周期带来了多方协作和统一管理的方法。
目前，国内的BIM技术刚刚起步，国家还未出台完整的BIM交付标准，大部分工程仍然沿用传统的施工图作为设计交付；另一方面，BIM软件操作的复杂性令许多建筑单位无法在短时间内适应，制作一个BIM模型往往比画一套CAD图纸花费更多的时间和人力，这些单位更倾向于用传统的CAD软件工作。因此，在BIM技术尚未普及、相关政策尚未完善的情况下，开发一种能够将CAD建筑图纸自动转换为BIM模型的技术，能够免去人工翻模所消耗的财力物力，即时实现BIM模型在施工和运维阶段的价值。
现阶段，已有一些关于针对建筑图纸进行三维重建的研究和商业化产品。早期的图纸识别方法更多侧重于用模式识别技术解析纸质图纸或光栅图纸，提取其中的线条、文字信息。随着CAD的发展，大部分的建筑工程项目使用以矢量图形为基础的施工图作为传递设计信息的主要手段。近年的研究和产品也主要集中于对CAD施工图的三维重建。美国加州大学伯克利分校的Rick Lewis和Carlo S équin曾发明了一套半自动建模的方法，需要人工将图纸中同类别的建筑元素放入相同的图层，并且对图纸中断联和重叠的地方进行手动修正。这种需要人为参与的建模方法具有较高的识别准确率，但是仍然需要手动调整参数，自动化程度较低。2005年南京大学的路通教授带领其团队开展了对于建筑施工图纸识别的一些研究，并取得了可观的成果。他们提出了INDAI(Normalization of DispersiveArchitectural Information)算法对建筑图纸中的构件进行识别，能够识别出轴线、轴符、墙、门窗等构件。然而，这种算法的计算代价较大，准确率也不够可观。当前，国内外有几款能够自动将CAD图纸转换为BIM模型的软件，例如埃及的Handaz，这些软件能够较为准确的识别CAD图纸中的构件，但是这些软件需要翻模人员手动点选建筑构件以确认其图层，并且需要输入一些例如高度和尺寸信息的参数。因此，市场上的翻模软件的问题是自动化程度不高；并且这些软件只能识别建筑平面图，而无法识别立面图，因此一些数据需手动输入。
综上，在现阶段无论是理论研究还是商业化软件，对于把CAD图纸转换为BIM模型的技术在识别准确度、识别时间以及自动化程度上都各有欠缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，该方法能够在将CAD建筑图纸转换为三维BIM模型时，对CAD建筑图纸的图层自动分类，提高CAD建筑图纸识别和重建三维BIM模型的效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，包括以下步骤：
a、将CAD建筑图纸导入BIM建模软件，对CAD建筑图纸进行预处理，将CAD建筑图纸中的图形元素信息转换为基本图形元素信息库和文字信息库；
基本图形元素信息库由基本图形元素集合构成，包括直线段集合、弧线段集合与圆集合；
文字信息库由CAD建筑图纸中的文字信息集合构成；
b、检索CAD建筑图纸中的图层信息，遍历预处理后的CAD建筑图纸，将同一图层的基本图形元素放入一个集合中，并以图层的名字标记该集合，形成相对应的图层数据集；
c、将待识别的图层作为目标图层的候选图层，依次对每一个图层的图层数据集进行总匹配度得分计算，从而获得目标图层；在获得一个目标图层后，再对每一个图层的图层数据集进行下一轮的匹配度得分计算，直至获取所有的目标图层；
总匹配度得分计算包含以下步骤：
c1、遍历待检测图层中的特征元素，特征元素为代表目标图层特征的基本图形元素类型或文字类型；
c2、按照公式计算每个特征元素与目标图层的匹配度得分；
公式(1)中S为每个特征元素与目标图层的匹配度得分，NC代表匹配必要条件，SC代表匹配非必要条件，TSC为符合匹配条件的SC的数目；
c3、按照公式将图层中所有特征元素的匹配度得分相加，得到总匹配度得分；
公式(2)中TS为总匹配度得分，FE为特征元素；
d、获取所有目标图层后，在指定的目标图层上进行识别和建模。
进一步的，步骤a中的预处理包括对CAD建筑图纸中的图元信息进行多线段拆解、图块分解与文字信息提取。
进一步的，所述多线段拆解包括以下步骤：
a1、遍历CAD建筑图纸中所有的多线段；
a2、对于遍历的每条多线段，遍历除了最后一个坐标顶点的多线段的每个坐标顶点；
a3、对于遍历的每个坐标顶点，创建一条以该坐标顶点和下一个坐标顶点为端点的新直线段；
a4、将新直线段的图层属性设为多线段的图层属性；
a5、创建完所有遍历的坐标顶点对应的直线段后，删除原来的多线段。
进一步的，所述文字信息提取为调用程序包AutoCAD.Interop来读取CAD建筑图纸中的文字内容、字体、大小、位置、颜色以及所在图层信息。
进一步的，步骤b所述检索CAD建筑图纸中的图层信息为遍历CAD建筑图纸中的每一个图层，并将所有图层的名字以字符串的形式存储在一个图层清单中。
进一步的，步骤c中的目标图层包括轴符图层、轴网图层、尺寸图层、门窗编号图层、标高图层、门窗图层、建筑墙图层、结构墙图层与楼梯图层。
进一步的，步骤c所述匹配度得分S由特征元素的属性条件、关联元素的属性条件和关联元素的关联条件共同决定；所述关联元素是在目标图层中能够与特征元素产生拓扑关系或语义关系的基本图形元素或文字；属性条件是指特征元素或关联元素本身的性质需满足目标图层的要求；关联条件指关联元素与特征元素之间的拓扑关系或语义关系需满足目标图层的要求，或者关联元素与关联元素之间的拓扑关系或语义关系需满足目标图层的要求。
进一步的，步骤d在建模前先将除目标图层以外的其它图层隐藏，消除图纸中其它相似图形元素的干扰，然后再在目标图层上进行识别和建模。
在上述方案中，对于轴符图层的获取方法，包括：
设轴符图层的FE为文字，与FE关联的第一个RE(1)为圆，与FE关联的第二个RE(2)为文字，与第一个RE(1)关联的第三个RE(3)为直线段。该目标图层的NC数目为2，SC数目为3。
遍历待检测图层的文字(FE)。若遍历到的字符串长度小于三个字符，则TNC加1。遍历圆集合的圆(RE(1)),存在一个RE(1)包围FE是第一个NC。若满足上述NC，遍历直线段集合的直线段(RE(3)),若存在一个RE(3)与RE(2)接触，则TSC加1。遍历待检测图层的文字(RE(2)),施工图中在轴线的另一端往往有另一个相同的轴符，因此RE(2)的文字内容等于FE的文字内容是第二个NC。若RE(2)的横坐标或纵坐标与FE相同，则TSC加1。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为轴符图层。
对于轴网图层的获取方法，包括：
设轴网图层的FE为直线段，与FE关联的第一个RE(1)为文字，与FE关联的第二个RE(2)为文字。该目标图层的NC数目为4，SC数目为2。
遍历待检测图层的直线段(FE)。若遍历到的直线段方向为水平方向或竖直方向，则满足第一个NC。遍历已获取的轴符图层的文字(RE(1)),此时作判断：若FE方向为水平方向，则判断FE的纵坐标是否小于RE(1)的纵坐标加RE(1)的文字高度，同时大于RE(1)的纵坐标减RE(1)的文字高度，若是，则满足第二个NC；若FE方向为竖直方向，则判断FE的横坐标是否小于RE(1)的横坐标加RE(1)的文字高度，同时大于RE(1)的横坐标减RE(1)的文字高度，若是，则满足第二个NC。判断是否存在FE的一个端点与RE(1)的距离小于FE的一半长度，若是，则TSC加1。遍历已获取的轴符图层的文字(RE(2))，若RE(2)与RE(1)的文字相同，则满足第三个NC；若RE(2)与RE(1)的位置不同，则满足第四个NC；判断是否存在FE的一个端点与RE(2)的距离小于FE的一半长度，若是，则TSC加1。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为轴网图层。
对于尺寸图层的获取方法，包括：
上述技术方案中，所述的尺寸图层的获取方法，包括：
设尺寸图层的FE为文字，与FE关联的第一个RE(1)为直线段，与RE(1)关联的第二个RE(2)为直线段。该目标图层的NC数目为3，SC数目为2。
遍历待检测图层的文字(FE)。若遍历到的文字为数字，则满足第一个NC。遍历待检测图层的直线段(RE(1)),若FE与RE(1)的距离小于文字高度，则满足第二个NC。若FE处于RE(1)线段长度的2/5至3/5的位置，则表明该文字处于线段的居中位置，则TSC加1。遍历待检测图层的直线段(RE(2))，若RE(1)与RE(2)相交于RE(1)的端点，则满足第三个NC。若RE(1)与RE(2)所形成的夹角为45°±5°，则满足第四个NC。若RE(2)的长度小于FE文字高度的一半，则TSC加1。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为尺寸图层。
对于标高图层的获取方法，包括：
设标高图层的FE为直线段，与FE关联的第一个RE(1)为直线段，与FE关联的第二个RE(2)为直线段。该目标图层的NC数目为5，SC数目为3。
遍历待检测图层的直线段(FE)。若遍历到的直线段的角度为135°±5°，则满足第一个NC。若FE的长度小于轴符图层中文字的平均高度的两倍，则TSC加1。遍历待检测图层的直线段(RE(1)),若RE(1)与FE中纵坐标更大的端点相交，则满足第二个NC；若RE(1)的方向为水平方向，则满足第三个NC；若RE(1)的长度大于两倍的FE长度，则TSC加1。遍历待检测图层的直线段(RE(2))，若RE(2)与FE相交于RE(2)纵坐标较小的端点，则满足第四个NC。若RE(2)的角度为45°±5°，则满足第五个NC。若RE(2)的长度等于FE的长度，则TSC加1。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为标高图层。
对于门窗图层的获取方法，包括：
设门窗图层的FE为弧线段，与FE关联的第一个RE(1)为直线段。该目标图层的NC数目为3，SC数目为3。
遍历待检测图层的弧线段(FE)。若遍历到的弧线段的开口角度为90°±5°，则满足第一个NC。若FE的半径为0.6m～1m，则满足第二个NC。遍历待检测图层的直线段(RE(1)),若RE(1)与FE的端点相交，则满足第三个NC；若RE(1)的长度在FE半径的0.9倍至1.1倍之间，则TSC加1；若FE的中心点与RE(1)的距离小于1/5的RE(1)的长度，则TSC加1。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为门窗图层。
对于门窗编号图层的获取方法，包括：
设门窗编号图层的FE为文字，与FE关联的第一个RE(1)为直线段。该目标图层的NC数目为1，SC数目为1。
遍历待检测图层的文字(FE)。遍历待检测图层的直线段(RE(1)),若RE(1)与FE的距离小于两倍的FE的文字高度，则满足第一个NC；若RE(1)处于FE线段长度的2/5至4/5的位置，则表明该文字处于线段的居中位置，则TSC加1。
根据NC、SC、TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为门窗编号图层。
对于楼梯图层的获取方法，包括：
设楼梯图层的FE为直线段，与FE关联的第一个RE(1)为直线段。与RE(1)关联的第一个RE(2)为直线段，与RE(1)关联的第二个RE(3)为直线段。该目标图层的NC数目为8，SC数目为2。
遍历待检测图层的直线段(FE)，若FE的长度大于2m，则满足第一个NC。遍历待检测图层的直线段RE(1),若RE(1)与FE相交，，则满足第二个NC；若RE(1)与FE形成垂直关系，则满足第三个NC。若FE的长度在1m至1.5m之间，则TSC加一。遍历待检测图层的直线段RE(2),若RE(2)与RE(1)平行，则满足第四个NC；若RE(2)在RE(1)的投影与RE(1)完全重叠，则满足第五个NC；若RE(2)与RE(1)的距离大于0.26m，则TSC加1。遍历待检测图层的直线段RE(3)，若RE(3)与RE(2)平行，则满足第六个NC；若RE(3)在RE(2)的投影与RE(2)完全重叠，则满足第七个NC；若RE(3)与RE(2)的距离等于RE(2)与RE(1)的距离，则满足第八个NC。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为楼梯图层。
对于建筑墙图层的获取方法，包括：
设建筑墙图层的FE为直线段，与FE关联的第一个RE(1)为直线段。与FE关联的第二个RE(2)为弧线段，与FE关联的第三个RE(3)为直线段。该目标图层的NC数目为1，SC数目为4。
遍历待检测图层的直线段(FE)，若FE的长度大于2m或在0.1m至0.3m之间，则满足第一个NC。遍历门窗图层的直线段(RE(1)),若RE(1)与FE相交，，则TSC加一；遍历门窗图层的弧线段(RE(2))，若RE(2)与FE相交，则TSC加1。遍历楼梯图层的直线段(RE(3))，若FE与RE(3)相交，则TSC加1。若RE(3)与FE形成垂直关系，则TSC加1。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为建筑墙图层。
对于结构墙图层的获取方法，包括：
设结构墙图层的FE为直线段，与FE关联的第一个RE(1)为直线段。与FE关联的第二个RE(2)为直线段。该目标图层的NC数目为1、4，SC数目为1。
遍历待检测图层的直线段(FE)，若FE的长度在0.1m至0.3m之间，则TSC加一。遍历待检测图层的直线段(RE(1)),若RE(1)与FE的第一个端点相交，则满足第一个NC；若RE(1)与FE形成垂直关系，则满足第二个NC。遍历待检测图层的直线段(RE(2))，若RE(2)与FE的第二个端点相交，则满足第三个NC；若RE(2)与FE形成垂直关系，则满足第四个NC。
根据NC，SC,TSC计算每个FE的S，遍历完所有FE后得到图层的TS。所有待检测图层中TS值最大的图层即为结构墙图层。
本发明的有益效果是：
一、本发明将CAD建筑图纸在BIM建模软件里进行有效的预处理，使CAD建筑图纸中的全部图形元素信息能够在BIM建模软件中转换为基本图形元素，并在BIM建模软件中直接对基本图形元素进行分析计算，无需经过中间软件或插件的处理，增强操作的简便性。
二、本发明在三维重建之前，对施工图图纸的图层进行了分类，获取了图纸中的目标图层，在目标图层中，每一个建筑构件和注释再被识别和重建。由于免去了其他图层元素的干扰，现有的识别算法的性能在自动图层分类方法的基础上能够显著提升。
三、当图纸规模庞大或构件识别算法构造复杂时，三维重建往往需要花费长达数小时的时间。本发明让已有构件识别算法在目标图层中进行识别，免去了在不必要的图层中进行特征匹配，减少了重建过程中的计算代价。
四、本发明将图纸中原本没有语义信息的图元以目标图层的含义赋予了其语义信息，使施工图中立面图的识别成为可能。通过图元的语义信息，可以增强立面图中对复杂构件识别的准确性，从而提高对施工图纸的三维重建技术的性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明实施例轴符和轴线元素的示意图；
图2为本发明实施例尺寸元素的示意图；
图3为本发明实施例标高元素的示意图；
图4为本发明实施例学校公寓楼的CAD图纸；
图5为本发明实施例图纸预处理的方法流程图；
图6为本发明实施例图纸图层检索的方法流程图；
图7为本发明实施例目标图层获取的方法流程图；
图8为本发明实施例目标图层获取方法的伪代码示意图；
图9为本发明实施例轴符图层获取方法的示意图；
图10为本发明实施例轴线图层获取方法的示意图；
图11为本发明实施例尺寸图层获取方法的示意图；
图12为本发明实施例标高图层获取方法的示意图；
图13为本发明实施例门窗图层获取方法的示意图；
图14为本发明实施例门窗编号获取方法的示意图；
图15为本发明实施例楼梯图层获取方法的示意图；
图16为本发明实施例建筑墙图层获取方法的示意图；
图17为本发明实施例结构墙图层获取方法的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，由于本发明方法涉及到建筑领域，为了方便理解，首先对本发明中所涉及的几个建筑领域的专业术语进行说明。
轴符：CAD施工图纸中用于对齐和定位的轴线符号，在图1中给出了轴符的范例，在轴线的两端有两个对齐的轴线符号“1”。
轴网：是由建筑轴线组成的网，是人为地在建筑图纸中为了标示构件的详细尺寸，按照一般的习惯标准虚设的，习惯上标注在对称界面或截面构件的中心线上。
尺寸注释：代表图纸中用来表现建筑构件长度，角度，直径等尺寸数值的标注。在本发明中，尺寸注释特指建筑构件长度的尺寸注释。在图2中给出了尺寸注释的范例，尺寸注释由尺寸线，尺寸文字，短斜线，延伸线组成。
标高符号：代表图纸中用来表现建筑面高度和结构面高度的注释。在图3中给出了标高符号的范例。“-0.600”代表了当前的楼层高度为-0.6m。
建筑墙：代表建筑中的非承重墙构件，在建筑物中起次要承重作用的墙体构件。
结构墙：代表建筑中的承重墙构件，在建筑物中起主要承重作用的墙体构件。
本发明的方法按照实现步骤，可以包括图纸预处理，图纸图层检索，目标图层获取与图层内部识别、重建四个步骤，下面结合附图和具体实施方式对它们的实现过程做进一步的说明。
为了方便理解，如图4所示，通过一个常见的学校公寓楼CAD图纸，对如何通过自动图层分类方法来对公寓楼CAD图纸进行图层解析，获取目标图层的方法进行进一步的说明。假设需要对该CAD图纸进行BIM建模，一般需要进行建模的元素包括轴网，建筑墙构件，结构墙构件，门构件，窗构件和楼梯构件。若对于这些构件进行人工建模，则会耗费大量的时间在对于图纸的认识理解和观察注释的过程中。同时，人工的三维重建也会浪费大量的时间和财力。若用当前的半自动化建模软件，仍需要人来手动点选构件并指定它的种类，自动化程度仍然不高，操作起来便捷性低。因此，通过自动图层分类方法来对建筑注释和构件的种类进行自动分类，是节省BIM建模成本的有效方法。
第一步是对公寓楼图纸进行预处理；
图纸预处理包括多线段拆解、图块分解和文字信息提取。如图5所示，首先建立直线段、弧线段、圆和文字的空集合，将图纸中可以遍历到的元素放入相应的集合中。然后进行多线段拆解，对公寓楼图纸的每一条多线段进行遍历，遍历文档中的所有多线段。对于遍历的每条多线段，遍历除了最后一个坐标顶点的多线段的每个坐标顶点。对于遍历的每个坐标顶点，创建一条以该坐标顶点和下一个坐标顶点为端点的新的直线段。将新创建的直线段的图层属性设为多线段的图层属性。将新创建的直线段放入直线段集合中。创建完所有遍历的坐标顶点对应的直线段后，删除原来的多线段。
在图块分解的过程中，首先对公寓楼图纸中每一个图块进行遍历，对当前图块的4×3转换矩阵和放缩比例进行记录，然后遍历图块中的每一个元素。若遍历到的元素是直线段，则将直线段的两个端点在图块中的相对三维坐标值与转换矩阵相乘，得到直线段在图纸中的绝对坐标值。将转换后的直线段放入直线段集合中。若遍历到的元素是弧线段，则将弧线段的两个端点在图块中的相对三维坐标值与转换矩阵相乘，得到弧线段在图纸中的绝对坐标值。再将转换后的弧线段放入弧线段集合中。若遍历到的元素是圆，则将圆的圆心坐标与转换矩阵相乘，得到圆心在图纸中的绝对坐标值；将圆的直径与图块的放缩比例相乘，得到圆的直径在图纸中的实际长度；将转换后的圆放入圆集合中。若遍历到的元素是图块，则对遍历到的图块进行二次分解，将得到的图元放入相应的集合中。通过循环，将一个图块中的图元全部放入相应的集合中，直到图块中所有的元素都分解为基本元素。
在文字信息提取过程中，CAD图纸中的文字一般具有三种形式：单行文字，多行文字和图块文字。首先遍历图纸中所有的单行文字，将单行文字作为基本文字元素放入文字集合中；其次遍历图纸中所有的多行文字，将多行文字拆解为多个单行文字，再将拆解后的单行文字作为基本文字元素放入文字集合中。最后遍历图纸中所有的图块，对于当前遍历的图块，遍历图块中所有的单行文字和多行文字，将其中的基本文字元素其放入文字集合中。
第二步是图纸图层检索；
结合图6所示，对于公寓楼CAD图纸，检索其所有的图层，形成图层清单。经过对公寓楼图纸图层名称的循环后，清单中的待检测图层见表1：
| 待检测图层名称 |
| 0 |
| 1 |
| 8hatch |
| AXIS |
| AXIS_TEXT |
| BK-LINE |
| Defpoints |
| DIM_LEAD |
| DIM_SYMB |
| DIMS |
| EQUIP_管件 |
| Furniture |
| MC |
| p |
| PROMPT |
| PUB_DIM |
| PUB_HATCH |
| PUB_TEXT |
| Pub_dim2 |
| SANITATION |
| STAIR |
| T |
| TK |
| WALL |
| WINDOW |
| WINDOW_TEXT |
| 填充 |
| 材料标注 |
| 柱 |
表1
得到图层清单后，遍历每一个图层，对于当前的图层，创建该图层的图层几何数据集和图层文字数据集，其中图层几何数据集包括图层直线段集合、图层弧线段集合和图层圆集合。遍历直线段集合中的每一个元素，若该直线段元素的图层属性为当前图层，则将该直线段元素放入图层直线段集合。遍历弧线段集合中的每一个元素，若该弧线段元素的图层属性为当前图层，则将弧线段元素放入图层弧线段集合。遍历圆集合中的每一个元素，若该圆元素的图层属性为当前图层，则将圆元素放入图层圆集合。遍历文字集合中的每一个元素，若该文字元素的图层属性为当前图层，则将文字元素放入图层文字集合。完成综上循环后，每个图层所包含的图元元素和文字元素都被整理并归纳入该图层的数据集中。
第三步是目标图层获取；
结合图7所示，首先，需要明确目标图层的内容。在建立公寓楼的BIM模型时，一般需要进行建模的元素包括轴网，建筑墙构件，结构墙构件，门构件，窗构件和楼梯构件，因此直观上需要获取的目标图层有轴符图层，轴线图层，建筑墙图层，结构墙图层和门窗图层。然而，在进行自动建模的过程中，还需要一些重要的注释类图层里的信息对模型数据进行补充。例如，标高图层定义了楼层和墙体的高度，门窗图层定义了每个门构件和窗构件的型号。因此，目标图层实际上也包含了尺寸图层，标高图层和门窗编号图层等注释类图层。综上，目标图层包括：
轴符图层、轴线图层、建筑墙图层、结构墙图层、门窗图层、尺寸图层、标高图层与门窗编号图层。
明确了目标图层的内容后，按照目标图层获取路径，也即按照顺序依次在公寓楼CAD图纸中依次寻找目标图层。
目标图层获取路径为：
轴符图层、轴网图层、尺寸图层、标高图层、门窗图层、门窗编号图层、楼梯图层、结构墙图层与建筑墙图层。
在明确了目标图层的获取路径后，在图层清单中依次计算待检测图层其对于每一个目标图层的相似度得分TS，选取TS值最大的待检测图层作为目标图层，依照顺序完成全部目标图层的获取。整个过程的伪代码如图8所示。
首先在待检测图层中找出轴符图层。轴符图层的FE为文字，该FE的SC为文字长度小于3；与FE关联的第一个关联元素RE(1)为圆，该RE(1)的NC是RE(1)必须包围FE。与FE关联的第二个关联元素RE(2)为文字，该RE(2)的NC是文字内容与FE相同，SC是横坐标或纵坐标与FE相同。与第一个关联元素RE(1)关联的第三个关联元素RE(3)为直线段，RE(3)的SC为与RE(1)接触。
结合图9所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0,遍历该图层文字数据集中所有的文字，将每一个遍历的文字作为FE，设其初始的TSC，S均为0。若文字字段长度小于3，则TSC加1。检验完FE后，遍历该图层圆数据集中的圆，作为RE(1)。若遍历到的圆同时满足：
圆心的横坐标-圆的半径<FE的横坐标；
圆心的横坐标+圆的半径>FE的横坐标；
圆心的纵坐标-圆的半径<FE的纵坐标；
圆心的纵坐标+圆的半径>FE的纵坐标；
则可以判断RE(1)的圆包围FE的文字；若不存在全部满足的情况，则FE没有包围的圆元素，循环自动跳入下一个待检验的FE。判定完RE(1)后，遍历当前图层直线段数据集中的每一条直线段，作为RE(3)。若存在直线段与RE(1)的圆相交，则TSC加一。判定完RE(3)后，遍历当前图层文字数据集中的每一个文字，作为RE(2),若遍历到的文字存在其文字内容与FE相同，则该RE(2)可能是轴网中与FE对称的另一个轴符；若不存在RE(2)的文字内容与FE相同，则FE可能不是一个轴符，而是图纸中的其他符号，循环自动跳入下一个待检验的FE。若RE(2)满足上述条件，判断以下条件：
RE(2)的横坐标>FE的横坐标*0.9&RE(2)的横坐标<FE的横坐标*1.1，或RE(2)的纵坐标>FE的纵坐标*0.9&RE(2)的纵坐标<FE的纵坐标*1.1。
如满足该条件，则将TSC加1。在完成所有的NC,SC的判断后，根据公式计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，即根据公式得到当前图层对于轴符图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，所有的待检测图层对于轴符图层的总得分见表2：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 0 |
| 1 | 0 |
| 8hatch | 1.4 |
| AXIS | 4 |
| AXIS_TEXT | 56 |
| BK-LINE | 2.5 |
| Defpoints | 1 |
| DIM_LEAD | 10 |
| DIM_SYMB | 12 |
| DIMS | 1 |
| EQUIP_管件 | 0 |
| Furniture | 2.3 |
| MC | 0 |
| P | 0 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_DIM | 8.3 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 15 |
| Pub_dim2 | 2 |
| SANITATION | 0 |
| STAIR | 0 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 0 |
| WINDOW | 0 |
| WINDOW_TEXT | 3.2 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 0 |
表2
由表2可知，待检测图层中的AXIS_TEXT图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的轴符图层。将AXIS_TEXT图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出轴网图层。轴线图层的FE为直线段，该FE的NC为其方向必须为水平方向或竖直方向；与FE关联的第一个关联元素RE(1)为文字，该RE(1)的NC是其必须与FE处于同一水平线或竖直线上；该RE(1)的SC是FE与RE(1)的距离需小于FE的一半长度。与FE关联的第二个关联元素RE(2)为文字，该RE(2)的NC是文字内容与RE(1)相同且位置与RE(1)不同，SC是FE与RE(2)的距离需小于FE的一半长度。
结合图10所示，对于整体的轴网图层，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0，遍历该图层直线段数据集中所有的直线段，将每一个遍历的直线段作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断FE是否满足下列情况：
FE第一个端点的横坐标等于第二个端点的横坐标，或
FE第一个端点的纵坐标等于第二个端点的纵坐标。
若满足上述条件，则符合第一个NC；若不满足，则该直线段可能不是一条轴线，循环自动跳入下一个待检测的FE。检验完FE后，遍历已获取的轴符图层文字数据集中的文字，作为RE(1),判断下列条件：
若FE的直线段为水平方向，
FE的纵坐标<RE(1)的纵坐标+RE(1)的文字高度，且FE的纵坐标>RE(1)的纵坐标-RE(1)的文字高度。
若FE的直线段为竖直方向，
FE的横坐标<RE(1)的横坐标+RE(1)的文字高度，且FE的横坐标>RE(1)的横坐标-RE(1)的文字高度。
若满足上述条件，则符合第二个NC；若不存在满足条件的RE(1)，则循环自动跳入下一个待检测的FE。满足NC的RE(1)接着会被判断是否满足如下情况：
FE的第一个端点与RE(1)的距离小于FE的一半长度，或FE的第二个端点与RE(1)的距离小于FE的一半长度。
若满足上述条件，则TSC加1。接下来遍历已获取的轴符图层文字数据集中的文字，作为RE(2)，首先判断RE(2)的位置是否与RE(1)的位置相同；若相同，则循环跳入下一个RE(2)。若不相同，则判断RE(2)的文字内容是否与RE(1)相同，若不存在与RE(1)文字内容相同的RE(2),则循环跳入下一个FE。若存在满足的情况，则接着判断如下情况：
FE的第一个端点与RE(2)的距离小于FE的一半长度，或FE的第二个端点与RE(2)的距离小于FE的一半长度。
若满足上述条件，则TSC加1。
若文字字段长度小于3，则TSC加1。在完成所有的NC,SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于轴符图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，所有的待检测图层对于轴符图层的总得分见表3：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 1.2 |
| 1 | 0 |
| 8hatch | 0 |
| AXIS | 29.9 |
| BK-LINE | 64.3 |
| Defpoints | 4 |
| DIM_LEAD | 6 |
| DIM_SYMB | 9.6 |
| DIMS | 13.5 |
| EQUIP_管件 | 0 |
| Furniture | 8.5 |
| MC | 0 |
| P | 0 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_DIM | 4.5 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 13.2 |
| SANITATION | 0 |
| STAIR | 1.5 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 11.1 |
| WINDOW | 9.6 |
| WINDOW_TEXT | 0 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 4.4 |
表3
从表3可知，待检测图层中的BK-LINE图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的轴网图层。将BK-LINE图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出尺寸图层。尺寸图层的FE为文字，该FE的NC为FE必须为数字；与FE关联的第一个关联元素RE(1)为直线段，该RE(1)的NC是FE与RE(1)的距离小于文字高度，该RE(1)的SC是FE处于RE(1)的居中位置。与RE(1)关联的第二个关联元素RE(2)为直线段。该RE(2)的NC是与RE(1)相交于RE(1)的端点，以及RE(1)与RE(2)所形成的夹角在45度左右；该RE(2)的SC是其长度小于FE文字高度的一半。
结合图11所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0，遍历该图层文字数据集中所有的文字，将每一个遍历的文字作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断FE是否为数字，若是，则满足第一个NC；若不是，则该文字不是描述尺寸数值的数字，循环自动跳入下一个FE。若满足条件，则遍历该图层直线段数据集所有的直线段，作为RE(1)。判断FE文字位置坐标与RE(1)的垂直距离是否小于FE的文字高度，若是，则满足第二个NC；若不是，则该直线段与文字距离过远，不构成作为尺寸元素的条件。若满足上述情况，判断FE坐标点在RE(1)上的投影是否位于该直线段2/5至3/5的位置。若是，则表明文字处于直线段居中的位置，TSC加1。遍历该图层直线段数据集所以有的直线段，作为RE(2)。判断RE(2)是否与RE(1)相交于RE(1)的任何一个端点，且RE(2)与RE(1)的两条直线段所形成的角度小于50°并大于40°。若是，则满足第三个和第四个NC；若不是，则RE(2)不符合描述一个尺寸图层中短斜线的条件，循环自动跳入下一个RE(2)。判断RE(2)的长度是否小于FE文字高度的一半，若是，则NSC加1。在完成所有的NC,SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于尺寸图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，其所有的待检测图层对于尺寸图层的总得分见表4：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 0 |
| 1 | 0 |
| 8hatch | 0 |
| AXIS | 0 |
| AXIS_TEXT | 0 |
| Defpoints | 2 |
| DIM_LEAD | 4 |
| DIM_SYMB | 3.3 |
| DIMS | 73.3 |
| EQUIP_管件 | 0 |
| Furniture | 0 |
| MC | 0 |
| P | 0 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_DIM | 14.4 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 15.3 |
| SANITATION | 0 |
| STAIR | 0 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 0 |
| WINDOW | 0 |
| WINDOW_TEXT | 9.5 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 5.3 |
| 柱 | 0 |
表4
由表4可知，待检测图层中的DIMS图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的尺寸图层。将DIMS图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出标高图层。标高图层的FE为直线段，该FE的NC为直线段与水平方向所成角度为135度左右；该FE的SC为其长度小于轴符图层轴符的文字高度的平均值的两倍。与FE关联的第一个关联元素RE(1)为直线段，该RE(1)的NC是其必须与FE纵坐标较大的端点相交，以及RE(1)的方向为水平方向。RE(1)的SC为RE(1)的长度大于两倍FE的长度。与FE关联的第二个关联元素RE(2)为直线段，该RE(1)的SC是FE与RE(1)的距离需小于FE的一半长度。与FE关联的第二个关联元素RE(2)为直线段，该RE(2)的NC是其与FE相交于RE(2)纵坐标较小的端点，其RE(2)的直线段与水平方向角度为45°左右；RE(2)的SC是其长度等于FE的长度。
结合图12所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0,遍历该图层直线段数据集中所有的直线段，将每一个遍历的直线段作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断FE的直线段与水平方向的角度是否小于140°且大于130°，若是，则满足第一个NC；若不是，则该直线段不具备满足标高元素的FE的条件，循环自动跳入下一个FE。若满足上述条件，遍历已获取的轴符图层的每一个文字，计算其平均文字高度。判断FE的长度是否小于轴符平均文字高度的一半，若是，则TSC加1。遍历该图层直线段数据集中的直线段，作为RE(1)。判断RE(1)的直线段是否是水平方向，若是，则满足第二个NC；若不是，则循环跳入下个RE(1)。判断RE(1)是否与FE纵坐标较大的端点相交，若是，则满足第三个NC；若不是，则循环跳入下个RE(1)。判断RE(1)的长度是否大于二倍的FE的长度，若是，则TSC加一。检验完RE(1)后，遍历该图层直线段数据集中的直线段，作为RE(2)。判断RE(2)的直线段与水平方向的角度是否在40°到50°之间，若是，则满足第四个NC；若不是，则循环跳入下个RE(2)。判断RE(2)是否与FE相交于FE纵坐标较低的端点，若是，则满足第五个NC；若不是，则循环跳入下个RE(2)。判断RE(2)的长度是否与FE的长度相同，若是，则TSC加1。在完成所有的NC,SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于标高图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，所有的待检测图层对于标高图层的总得分见表5：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 3 |
| 1 | 1.2 |
| 8hatch | 4.4 |
| AXIS | 6.7 |
| Defpoints | 3.5 |
| DIM_LEAD | 15.6 |
| DIM_SYMB | 12.3 |
| EQUIP_管件 | 2.2 |
| Furniture | 8.5 |
| MC | 1.1 |
| P | 0 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_DIM | 34.5 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 0 |
| SANITATION | 2.3 |
| STAIR | 0 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 0 |
| WINDOW | 4.6 |
| WINDOW_TEXT | 0 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 4.4 |
表5
从表5可知，待检测图层中的PUB_DIM图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的标高图层。将PUB_DIM图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出门窗图层。门窗图层的FE为弧线段，该FE的NC为弧线段的角度为90°左右，且半径在0.6m～1m之间；与FE关联的第一个关联元素RE(1)为直线段，该RE(1)的NC是其必须与FE的一个端点相交。RE(1)的SC为RE(1)的长度在FE半径的0.9倍至1.1倍之间，以及FE的中心点与RE(1)的距离小于1/5的RE(1)的长度。
结合图13所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0，遍历该图层弧线段数据集中所有的弧线段，将每一个遍历的弧线段作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断FE的弧线段的开口角度是否小于95°且大于85°，若是，则满足第一个NC；若不是，则该弧线段不具备成为门窗元素的FE的条件，循环自动跳入下一个FE。若满足上述条件，判断弧线的半径是否大于0.6m且小于1m，若是，则满足第二个NC；若不是，则不具备成为门窗元素的条件，循环自动跳入下一个FE。遍历该图层直线段数据集的每一个直线段作为RE(1)，判断是否存在一条直线段与FE相交于FE的任一端点，若不存在，则FE不具备成为门窗元素的条件，循环自动跳入下一个FE。若满足上述条件，判断如下条件：
RE(1)的长度＞0.9*FE半径长度，且RE(1)的长度＜1.1*FE半径长度；
若满足上述条件，则TSC加1。接着将FE弧线段的中心点对RE(1)的直线段作正交投影，中心点与投影点的连线长度为FE中心点到RE(1)的距离。判断该连线长度是否小于RE(1)的直线段长度的1/5，若是，则TSC加一。在完成所有的NC，SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于门窗图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，所有的待检测图层对于门窗图层的总得分见表6：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 2.1 |
| 1 | 0 |
| 8hatch | 2.2 |
| AXIS | 0 |
| Defpoints | 0 |
| DIM_LEAD | 1.2 |
| DIM_SYMB | 4.2 |
| EQUIP_管件 | 10.2 |
| Furniture | 15.6 |
| MC | 0 |
| P | 1 |
| PROMPT | 2.5 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 0 |
| SANITATION | 6.4 |
| STAIR | 0 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 0 |
| WINDOW | 50.6 |
| WINDOW_TEXT | 0 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 0 |
表6
由表6可知，待检测图层中的WINDOW图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的门窗图层。将WINDOW图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出门窗编号图层。门窗编号图层的FE为文字，该FE无NC和SC。与FE关联的第一个关联元素RE(1)为直线段，该RE(1)的NC是其与FE的距离小于两倍的FE的文字高度。该RE(1)的SC是RE(1)处于FE线段的2/5至4/5的位置。
结合图14所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0,遍历该图层文字数据集中所有的文字，将每一个遍历的文字作为FE，设其初始的TSC，S均为0。遍历以获取的门窗图层的直线段数据集的每一个直线段作为RE(1)，将FE的位置坐标点正交投影在RE(1)的直线段上，投影点与位置坐标点的连线长度为FE与RE(1)的距离。判断该连线长度是否小于FE的文字高度的两倍。若存在符合条件的RE(1),则满足了第一个NC；若不存在，则该FE不具备成为门窗编号元素的条件，循环自动跳入下一个FE。若满足上述条件，将投影点与RE(1)直线段的第一个端点连接，形成一条新的线段，判断：
新线段长度>0.4*RE(1)线段长度；新线段长度<0.6*RE(1)线段长度；
若满足上述条件，则FE处于RE(1)直线段的居中位置，TSC加1。在完成所有的NC,SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于门窗编号图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，所有的待检测图层对于门窗编号图层的总得分见表7：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 0 |
| 1 | 0 |
| 8hatch | 0 |
| AXIS | 0 |
| Defpoints | 0 |
| DIM_LEAD | 11.1 |
| DIM_SYMB | 9.8 |
| EQUIP_管件 | 0 |
| Furniture | 0 |
| MC | 0 |
| P | 1 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_HATCH | 2.2 |
| PUB_TEXT | 14.3 |
| Pub_dim2 | 6.6 |
| SANITATION | 0 |
| STAIR | 0 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 0 |
| WINDOW_TEXT | 49.5 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 3.3 |
| 柱 | 0 |
表7
由表7可知，待检测图层中的WINDOW_TEXT图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的门窗编号图层。将WINDOW_TEXT图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出楼梯图层。楼梯图层的FE为直线段，该FE的NC是其长度需大于2m。与FE关联的第一个关联元素RE(1)是直线段，该RE(1)的NC是其与FE相交，且与FE形成垂直关系。该RE(1)的SC是其长度在1m至1.5m之间。与RE(1)关联的第二个关联元素RE(2)是直线段，该RE(2)的NC是其与RE(1)平行，且RE(2)在RE(1)上的投影与RE(1)完全重叠。RE(2)的SC是其与RE(1)的距离大于0.26m。与RE(2)关联的第三个关联元素RE(3)是直线段，该RE(3)的NC是其与RE(2)平行，其RE(3)在RE(2)上的投影与RE(2)完全重叠。RE(3)的SC是其与RE(2)的距离等于RE(2)与RE(1)的距离。
结合图15所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0，遍历该图层直线段数据集中所有的直线段，将每一个遍历的直线段作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断该FE的线段长度是否大于2m，若不是，则循环自动跳入下一个FE。若满足条件，则遍历该图层直线段数据集中的直线段作为RE(1)，判断RE(1)是否与FE相交且垂直，若是，则满足第二个和第三个NC；若不存在满足条件的RE(1)，则该FE不具备成为楼梯元素的条件，循环自动跳入下一个FE。接着判断RE(1)的长度是否在1m至1.5m之间，若是，则NSC加1。遍历该图层直线段数据集中的直线段作为RE(2)。设RE(1)的直线段与水平方向所形成的夹角为α1,RE(2)的直线段与水平方向所形成的夹角为α2。若α1＝α2，则RE(1)与RE(2)平行，满足第四个NC。将RE(2)的两个端点正交投影到RE(1)的直线段上，若两个投影点与RE(1)的两个端点重合，则RE(2)的投影与RE(1)重叠，满足第五个NC。计算其中一个投影点与RE(2)相应端点的距离，若该距离小于2.6m，则说明RE(2)与RE(1)的距离小于2.6m，TSC加1。遍历该图层直线段数据集中的直线段作为RE(3)。设RE(3)的直线段与水平方向所形成的夹角为α3，若α2＝α3，则RE(2)与RE(3)平行，满足第六个NC。将RE(3)的两个端点正交投影到RE(2)的直线段上，若两个投影点与RE(2)的两个端点重合，则RE(3)的投影与RE(2)重叠，满足第七个NC。计算其中一个投影点与RE(3)相应端点的距离，该距离为RE(3)与RE(2)的最短距离；若该距离等于RE(1)与RE(2)的距离，则TSC加1。在完成所有的NC,SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于楼梯图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，其所有的待检测图层对于楼梯图层的总得分见表8：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 0 |
| 1 | 0 |
| 8hatch | 0 |
| AXIS | 25.6 |
| Defpoints | 0 |
| DIM_LEAD | 0 |
| DIM_SYMB | 14.4 |
| EQUIP_管件 | 0 |
| Furniture | 5.6 |
| MC | 3 |
| P | 0 |
| PROMPT | 1.2 |
| PUB_HATCH | 5.5 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 2.2 |
| SANITATION | 5.6 |
| STAIR | 56.7 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| WALL | 21.2 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 19.5 |
表8
由表8可知，待检测图层中的STAIR图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的楼梯图层。将STAIR图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出建筑墙图层。建筑墙图层的FE为直线段，该FE的NC是其长度大于2m或介于0.1m至0.3m。与FE关联的第一个关联元素RE(1)是直线段，该RE(1)的SC是其与FE相交。与FE关联的第二个关联元素RE(2)是弧线段，该RE(1)的SC是其与FE相交。与FE关联的第三个关联元素RE(3)是直线段，该RE(2)的SC是其与FE相交，且与FE形成垂直关系。
结合图16所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0，遍历该图层直线段数据集中所有的直线段，将每一个遍历的直线段作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断如下情况：
FE的线段长度＞2m，或FE的线段长度＞0.1m且FE的线段长度＜0.3m；
若满足上述条件，则该FE符合成为建筑墙元素的必要条件，若不满足，则循环跳入下一个FE。然后遍历已获取的门窗图层的直线段数据集中的直线段作为RE(1)，判断是否存在RE(1)与FE相交，若存在，则TSC加1。然后遍历已获取的楼梯图层的直线段数据集中的弧线段作为RE(2)，判断是否存在RE(2)与FE相交，若存在，则TSC加1，然后遍历以获取的楼梯图层的直线段数据集中的直线段作为RE(3)，判断是否存在RE(3)与FE相交，若存在，则TSC加1，接着判断RE(3)是否与FE形成垂直关系，若是，则TSC加1。在完成所有的NC，SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于建筑墙图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，所有的待检测图层对于建筑墙图层的总得分见表9：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 3.3 |
| 1 | 5.6 |
| 8hatch | 2 |
| AXIS | 18.8 |
| Defpoints | 0 |
| DIM_LEAD | 0 |
| DIM_SYMB | 0 |
| EQUIP_管件 | 11.1 |
| Furniture | 12.3 |
| MC | 0 |
| P | 0 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 1.2 |
| SANITATION | 8.7 |
| T | 1.3 |
| TK | 3.3 |
| WALL | 55.6 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 43.3 |
表9
由表9可知，待检测图层中的WALL图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的建筑墙图层。将WALL图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
接下来在待检测图层中找出结构墙图层。结构墙图层的FE为直线段，该FE的SC是其长度介于0.1m至0.3m。与FE关联的第一个关联元素RE(1)是直线段，该RE(1)的NC是其与FE的第一个端点相交，且与FE的直线段形成垂直关系。与FE关联的第二个关联元素RE(2)是直线段，该RE(2)的NC是其与FE的第二个端点相交，且与FE的直线段形成垂直关系。
结合图17所示，对待检测图层进行计算分类。首先，遍历图层清单中所有的待检测图层，对每一个待检测图层，设其初始的TS为0,遍历该图层直线段数据集中所有的直线段，将每一个遍历的直线段作为FE，设其初始的TSC，S均为0。判断如下情况：
FE的线段长度>0.1m，且FE的线段长度<0.3m；
若满足上述条件，则TSC加1。然后遍历当前图层的直线段数据集中的直线段作为RE(1)，判断是否存在RE(1)与FE的第一个端点相交，若不存在，则循环自动跳入下一个FE。若存在，判断与FE的第一个端点相交的RE(1)是否存在与FE形成垂直关系的直线段，若存在，则FE具备成为结构墙元素的必要条件，若不存在，则循环自动跳入下一个FE。若满足上述情况，遍历当前图层的直线段数据集中的直线段作为RE(2)，判断是否存在RE(2)与FE的第二个端点相交，若不存在，则循环自动跳入下一个FE。若存在，判断与FE的第二个端点相交的RE(2)是否存在与FE形成垂直关系的直线段，若存在，则FE具备成为结构墙元素的必要条件，若不存在，则循环自动跳入下一个FE。在完成所有的NC,SC的判断后，计算当前FE的得分S。
对于当前图层的每一个FE都能计算出其相应的得分S，将所有FE的得分相加，得到当前图层对于结构墙图层的总得分TS。
对于公寓楼CAD图纸，其所有的待检测图层对于结构墙图层的总得分见表10：
| 待检测图层名称 | 总得分TS |
| 0 | 1.1 |
| 1 | 2 |
| 8hatch | 1.2 |
| AXIS | 24.5 |
| Defpoints | 1 |
| DIM_LEAD | 0 |
| DIM_SYMB | 0 |
| EQUIP_管件 | 9.9 |
| Furniture | 11.2 |
| MC | 12.3 |
| P | 0 |
| PROMPT | 0 |
| PUB_HATCH | 0 |
| PUB_TEXT | 0 |
| Pub_dim2 | 0 |
| SANITATION | 3.4 |
| T | 0 |
| TK | 0 |
| 填充 | 0 |
| 材料标注 | 0 |
| 柱 | 55.3 |
表10
由表10可知，待检测图层中的柱图层得分最高，因此该图层被判定为目标图层中的结构墙图层。将柱图层加入目标图层清单，同时将其从待检测图层清单中删除。
通过以上步骤，所有的目标图层已全部按照目标图层获取路径在公寓楼CAD图纸中找到匹配的图层，最终的目标图层清单见表11：
| 目标图层 | 图纸匹配图层 |
| 轴符图层 | AXIS_TEXT |
| 轴网图层 | BK-LINE |
| 尺寸图层 | DIMS |
| 标高图层 | PUB_DIM |
| 门窗图层 | WINDOW |
| 门窗编号图层 | WINDOW_TEXT |
| 楼梯图层 | STAIR |
| 建筑墙图层 | WALL |
| 结构墙图层 | 柱 |
表11
根据分类结果，待检测图层清单中剩余的图层则被归纳为“其它”类图层，在BIM建模中将不对这些图层中的元素进行三维重建。
第四步是图层内部识别、重建。在公寓楼CAD图纸中获取了所有的目标图层后，即可在目标图层中进行BIM建模。该步骤可分为两种实现方式：人工建模和机器建模。
第一种实现方式指通过专业的技术人员来认识公寓楼CAD图纸，对获取的图层进行显隐设置，依次在相应的目标图层中手动制作相应的建筑构件模型。
第二种实现方式指通过计算机在图层内进行构件识别运算，对建筑构件在图层进行单体化并测量其尺寸，再通过BIM建模软件中的相应指令进行自动建模。具体的建筑构件识别算法已有很多的专利和研究论文探讨，故在本专利中不进行阐述。
通过上述两种方式，就可以实现利用自动图层分类方法的高效BIM建模。最终，通过以上四个步骤，自动图层分类方法成功在作为研究对象的公寓楼CAD图纸中找出目标图层，BIM建模工作在此基础上能够更有效率地展开。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (8)
1.一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将CAD建筑图纸导入BIM建模软件，对CAD建筑图纸进行预处理，将CAD建筑图纸中的图形元素信息转换为基本图形元素信息库和文字信息库；
基本图形元素信息库由基本图形元素集合构成，包括直线段集合、弧线段集合与圆集合；
文字信息库由CAD建筑图纸中的文字信息集合构成；
b、检索CAD建筑图纸中的图层信息，遍历预处理后的CAD建筑图纸，将同一图层的基本图形元素放入一个集合中，并以图层的名字标记该集合，形成相对应的图层数据集；
c、将待识别的图层作为目标图层，依次对每一个图层的图层数据集进行总匹配度得分计算，从而获得目标图层；在获得一个目标图层后，再对每一个图层的图层数据集进行下一轮的匹配度得分计算，直至获取所有的目标图层；
总匹配度得分计算包含以下步骤：
c1、遍历待检测图层中的特征元素，特征元素为代表目标图层特征的基本图形元素类型或文字类型；
c2、按照公式计算每个特征元素与目标图层的匹配度得分；
公式(1)中S为每个特征元素与目标图层的匹配度得分，NC代表匹配必要条件，SC代表匹配非必要条件，TSC为符合匹配条件的SC的数目；
c3、按照公式将图层中所有特征元素的匹配度得分相加，得到总匹配度得分；
公式(2)中TS为总匹配度得分，FE为特征元素；
d、获取所有目标图层后，在指定的目标图层上进行识别和建模。
2.根据权利要求1所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，步骤a中的预处理包括对CAD建筑图纸中的图元信息进行多线段拆解、图块分解与文字信息提取。
3.根据权利要求2所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，所述多线段拆解包括以下步骤：
a1、遍历CAD建筑图纸中所有的多线段；
a2、对于遍历的每条多线段，遍历除了最后一个坐标顶点的多线段的每个坐标顶点；
a3、对于遍历的每个坐标顶点，创建一条以该坐标顶点和下一个坐标顶点为端点的新直线段；
a4、将新直线段的图层属性设为多线段的图层属性；
a5、创建完所有遍历的坐标顶点对应的直线段后，删除原来的多线段。
4.根据权利要求2所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，所述文字信息提取为调用程序包AutoCAD.Interop来读取CAD建筑图纸中的文字内容、字体、大小、位置、颜色以及所在图层信息。
5.根据权利要求1所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，步骤b所述检索CAD建筑图纸中的图层信息为遍历CAD建筑图纸中的每一个图层，并将所有图层的名字以字符串的形式存储在一个图层清单中。
6.根据权利要求1所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，步骤c中的目标图层包括轴符图层、轴网图层、尺寸图层、门窗编号图层、标高图层、门窗图层、建筑墙图层、结构墙图层与楼梯图层。
7.根据权利要求1所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，步骤c所述匹配度得分S由特征元素的属性条件、关联元素的属性条件和关联元素的关联条件共同决定；所述关联元素是在目标图层中能够与特征元素产生拓扑关系或语义关系的基本图形元素或文字；属性条件是指特征元素或关联元素本身的性质需满足目标图层的要求；关联条件指关联元素与特征元素之间的拓扑关系或语义关系需满足目标图层的要求，或者关联元素与关联元素之间的拓扑关系或语义关系需满足目标图层的要求。
8.根据权利要求1所述的一种将建筑图纸转换为三维BIM模型的图层分类方法，其特征在于，步骤d在建模前先将除目标图层以外的其它图层隐藏，然后再在目标图层上进行识别和建模。
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