CN109816772B - 一种由cad户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CAD户型文件转化虚拟现实场景的处理方法，包括：将CAD文件数据根据图层、块、图元类型、文字数据建立树结构，根据设计师定义的语义规则区分出墙体类和门窗类；采用距离阈值聚类的方法构建门窗单元，并将门窗单元和相邻的墙体做直线补齐；筛选出平行成对的墙体线，并提取墙体中心线；构建墙体之间的成簇关系并建立连接，计算最小成环单元；根据墙体端点、厚度、连接关系等，组成墙体盒型图元导入渲染引擎，构成虚拟现实场景。本发明将CAD户型文件内容解析与图像处理的方法相结合，采用成组成簇的方法完成墙体到房间成环语义的构建，提升虚拟三维场景构建的构建速度，并保证场景结构尺寸的精确度。
Description
技术领域
本发明涉及一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，属于三维虚拟现实场景构造技术领域。
背景技术
现有的三维虚拟现实场景构造方法大多是由设计师直接在3Dmax或者草图大师等三维设计软件中直接绘制生成，或者通过人工二维绘制加语义信息由计算机半自动生成。全自动化的方法大多针对平面户型图像进行处理，完全通过图像处理的方法解析户型墙、门、窗等信息，对于尺寸的解析不够精准，对于图像的语义分析存在误差，且不能有效针对各种样式的户型，大多要求户型墙体是水平或竖直方向。
在动态构建虚拟现实场景的诸多方法中，读取解析CAD户型文件并快速构建有着极大需求。设计师希望将已有的CAD平面设计方案快速构建成三维虚拟现实场景，从而在短时间内与客户完成方案沟通。
由于CAD平面户型文件层级结构较复杂，基本组成单位又是线和弧等二维图元，最终需要构建的是三维结构的场景，因此本发明旨在将CAD平面户型文件中图元结构解析并转化成三维虚拟现实场景。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，将CAD户型文件内容解析与图像处理的方法相结合，采用成组成簇的方法完成墙体到房间成环语义的构建，最终实现三维虚拟现实场景的快速构建，提升虚拟三维场景构建的构建速度，并保证场景结构尺寸的精确度。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，包括以下步骤：
1)CAD户型文件预处理：将上传的CAD户型文件转换成DXF可读文本格式；
2)图元语义分类：将文本格式的CAD数据根据图层、块、图元类型及文字数据建立树结构，根据设计师定义的语义规则区分出墙体类(组成墙体的候选直线)和门窗类(组成门窗的线段和弧)；
3)门窗分割：门窗类中根据基本图元---线、弧的距离关系，采用阈值聚类方法，将小于设定阈值的线、弧归为一簇，组成一个门窗单元，同时将与该单元相连的墙体线提取出来，将该门窗单元用墙体线的延长线替代，形成一个只有墙体组成的户型图像；
4)墙体线成对提取：将墙体线根据平行关系加上距离阈值进行匹配，提取出平行成对的墙体线，平行线之间的距离为该墙体单元的厚度，根据成对结果提取墙体中心线；
5)墙体单元成簇提取：根据墙体线成对结果和墙体中心线之间的连接关系，建立墙体之间的成簇节点；
6)房间环形语义构建：根据墙体中心线的成簇连接关系，计算最小成环单元，每一个最小成环单元为一个房间，同时根据环形结构和墙体厚度计算房间的套内多边形结构和面积；
7)门窗类别识别：根据步骤3)中的门窗聚类结果形成门窗单元图像，和数据库内门窗样本图例做模板匹配，根据匹配结果确定门窗具体类型，同时根据步骤3)中获得的墙体户型图像，将门窗单元投影到其所属墙体上，获取门窗的具体宽度；
8)虚拟现实场景搭建：根据墙体的厚度、端点位置、高度(默认高度或者用户编辑高度)以及墙体上门窗的位置、宽高计算三维墙体形成所需的三角面片，并计算房间的套内多边形地板和天花所需的三角面片，将上述计算所得三角面片结构组成墙体盒型图导入渲染引擎，同时在相应门窗位置加载对应类型的门窗，构建出完整的三维虚拟现实场景。
本发明提供一种由CAD户型文件快速生成三维虚拟现实场景的处理方法，设计师在使用家装软件时可快速导入已有的CAD方案，系统快速解析构建三维场景，有效提升了设计师的设计效率。
优选的，所述步骤2)采用正则化表达式对图层、块的名称进行检索并识别归类，例如某图层名称为WALL或者承重，则将该图层中所有基本图元归为墙体类。
有益效果：本发明提供的一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，相对于现有技术，具有以下优点：1、通过识别CAD文件图层信息并结合图像处理方法对解析图元结果进行聚类，分割出墙、门窗、家具等单元，提升识别结果正确性；2、采用成对的方法解析单个墙体，采用成簇的方法解析墙体的连接关系，从而完成对房间环形语义的快速构建，以此达到快速构建三维虚拟现实场景的目的；3、准确读取CAD户型平面中的图元尺寸和缩放比例，构建的虚拟现实场景精度达到毫米；4、无需墙体是水平或竖直方向这一约束，丰富了能够处理的户型类型，且三维场景搭建速度快，一般几秒至十几秒即可完成CAD文件解析到虚拟现实场景的搭建。
附图说明
图1为本发明一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法的流程图；
图2为本发明实施例中步骤3)所形成的户型图像；
图3为本发明实施例中步骤4)所提取的墙体线和墙体中心线结构图；
图4为本发明实施例中步骤5)所建立的成簇节点示意图；
图5为本发明实施例中步骤8)所构建的三维虚拟现实场景图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，包括以下步骤：
1)CAD户型文件预处理：将CAD户型文件上传云服务器，判断该CAD文件是否有效可读，并将CAD文件统一转换成DXF文本文件，该类型文件为文本可读类型，计算机可以快速进行读取解析；
2)图元语义分类：将文本格式的CAD数据根据图层、块、图元类型及文字数据建立树结构(树结构中，图层由块和基本图元---线、弧组成，块结构由基本图元---线、弧组成)，根据设计师定义的语义规则区分出墙体类和门窗类，采用正则化表达式对图层、块的名称进行检索并识别归类，例如某图层名称为WALL或者承重，则将该图层中所有基本图元归为墙体类；
3)门窗分割：门窗类中根据基本图元---线、弧的距离关系，采用阈值聚类方法，将小于设定阈值的线、弧归为一簇，组成一个门窗单元，同时将与该单元相连的墙体线提取出来，将该门窗单元用墙体线的延长线替代，形成一个只有墙体组成的户型图像，如图2所示；
4)墙体线成对提取：将墙体线根据平行关系加上距离阈值进行匹配，提取出平行成对的墙体线，用于生成后续墙体单元，平行线之间的距离为该墙体单元的厚度(精度根据CAD文件读取，一般为毫米)，并根据成对结果提取该墙体中心线，如图3所示；
5)墙体单元成簇提取：根据墙体线成对结果和墙体中心线之间的连接关系，建立墙体之间的成簇节点，该节点用于表达中心线之间的连接关系，保持该墙体的当前方向，做延长线连接，有效避免直接连接造成的墙体倾斜，从而保证后续房屋三维结构构建时的准确性，如图4所示；
6)房间环形语义构建：根据墙体中心线的成簇连接关系，计算最小成环单元，每一个最小成环单元为一个房间，同时根据环形结构和墙体厚度计算房间的套内多边形结构和面积；
7)门窗类别识别：根据步骤3)中的门窗聚类结果形成门窗单元图像，和数据库内门窗样本图例做模板匹配，根据匹配结果确定门窗具体类型，如落地窗或双开门，同时根据步骤3)中获得的墙体户型图像，将门窗单元投影到其所属墙体上，获取门窗的具体宽度(精度为毫米)；
8)虚拟现实场景搭建：根据墙体的厚度、端点位置、高度以及墙体上门窗的位置、宽高计算三维墙体形成所需的三角面片，并计算房间的套内多边形地板和天花所需的三角面片，将上述计算所得三角面片结构导入渲染引擎，同时在相应门窗位处加载对应类型的门窗，构建出完整的三维虚拟现实场景，如图5所示。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)CAD户型文件预处理：将上传的CAD户型文件转换成DXF可读文本格式；
2)图元语义分类：将文本格式的CAD数据根据图层、块、图元类型及文字数据建立树结构，根据设计师定义的语义规则区分出墙体类和门窗类；
3)门窗分割：门窗类中根据基本图元---线、弧的距离关系，采用阈值聚类方法，将小于设定阈值的线、弧归为一簇，组成一个门窗单元，同时将与该单元相连的墙体线提取出来，将该门窗单元用墙体线的延长线替代，形成一个只有墙体组成的户型图像；
4)墙体线成对提取：将墙体线根据平行关系加上距离阈值进行匹配，提取出平行成对的墙体线，平行线之间的距离为墙体单元的厚度，根据成对结果提取墙体中心线；
5)墙体单元成簇提取：根据墙体线成对结果和墙体中心线之间的连接关系，建立墙体之间的成簇节点；
6)房间环形语义构建：根据墙体中心线的成簇连接关系，计算最小成环单元，每一个最小成环单元为一个房间，同时根据环形结构和墙体厚度计算房间的套内多边形结构和面积；
7)门窗类别识别：根据步骤3)中的门窗聚类结果形成门窗单元图像，和数据库内门窗样本图例做模板匹配，根据匹配结果确定门窗具体类型，同时根据步骤3)中获得的墙体户型图像，将门窗单元投影到其所属墙体上，获取门窗的具体宽度；
8)虚拟现实场景搭建：根据墙体的厚度、端点位置、高度以及墙体上门窗的位置、宽高计算三维墙体形成所需的三角面片，并计算房间的套内多边形地板和天花所需的三角面片，将计算所得三角面片结构导入渲染引擎，同时在相应门窗位置加载对应类型的门窗，构建出完整的三维虚拟现实场景。
2.根据权利要求1所述的一种由CAD户型文件快速生成虚拟现实场景的处理方法，其特征在于，所述步骤2)采用正则化表达式对图层、块的名称进行检索并识别归类。
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