CN110489846B

CN110489846B - 一种识别模型构件基本体的方法和装置

Info

Publication number: CN110489846B
Application number: CN201910738269.2A
Authority: CN
Inventors: 潘黎丽; 裘斌
Original assignee: Glodon Co Ltd
Current assignee: Glodon Co Ltd
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2039-08-12
Also published as: CN110489846A

Abstract

一种识别模型构件基本体的方法，包括如下步骤：计算建筑模型文件中构件的体积；计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积；基于所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体。基于上述方案，能够简单快速地完成模型构件的识别，为后续的实例绘制提供基础。

Description

一种识别模型构件基本体的方法和装置

技术领域

本发明属于建筑信息化模型(BIM)技术领域，特别涉及一种识别模型构件基本体的方法和装置。

背景技术

随着信息化技术和数字化技术的发展，信息化技术已经深刻地影响到现代社会的各个角落。制造行业、金融行业、电子行业等已使用信息技术提高了工作效率和市场竞争力。建筑行业是我国国民经济的主要支柱产业，但信息技术在建筑行业中的应用还不够健全和深入。

建筑行业生产效率的低下，存在各方面原因。首先，建筑整个生命周期中参与方比较多，并且建筑生命周期中的每一个阶段都需要专业单位完成，这样即使可以灵活地应变工程中出现的问题，却缺乏统一的规范和标准约束，使得建筑工程项目的设计过程和施工过程出现分离状况，从而导致责任不够明确，阻碍了建筑业生产效率的提高。其次，建筑业各个参与方之间信息的传递时通过图纸来传递的，在此传递过程中，各方的修改意见不能很快的反映到图纸中，这样很容易造成信息的丢失和不完整性。最后，通过图纸信息表达设计意图，不能完整地表达三维建筑物的全部信息。从而导致对图纸信息的理解过程中会出现不可避免的偏差和不准确性。

而BIM正是解决这些问题的关键信息技术。BIM是对建筑物物理和功能特性的数字表达，从建筑物诞生开始，为建筑全生命周期提供可信赖的信息共享和知识资源。BIM技术实施的理念时建立涵盖整个建筑工程项目生命周期的数据库信息，实现建筑工程项目中不同阶段不同专业之间的信息集成和共享。BIM理念是数字技术在建筑工程项目中的直接应用，以解决工程各个阶段在软件中的描述问题，使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的判断，并为协同工作提供坚实的基础。

BIM技术的实现要靠众多软件平台的支撑，其中最有名的软件厂商有：Graphisoft公司的ArchiCAD，Autodesk公司的Revit等，这些软件都是针对BIM技术开发的，可以支持建筑工程项目全生命周期内的信息集成管理。

而本发明的应用背景就是把国内外使用比较广泛的Autodesk Revit模型文件显示在网页端，这需要两个步骤：第一步是模型转换，即将revit模型文件转换为某种更适合渲染引擎的模型文件，第二步是渲染显示，即将转换完成的文件用渲染引擎来显示在网页端。这里的渲染引擎是基于OpenGL(Open Graphics Library)实现的。OpenGL是指定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口规格的专业的图形程序接口，它用于三维图像(二维亦可)，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。

而模型转换的普遍思想是：研究结构分析软件的文件格式，从而确定模型数据所转换的目标；从revit文件中提取目标文件格式所需的网格(mesh)信息，包含几何信息和材料信息；使用提取的网格信息直接构建目标文件，最终完成模型的转换。上述模型转换的普遍做法具有很大的局限性，特别是在一个模型具有很多相似的基本体(比如立方体，圆柱等)时，会导致转换时间过长，且即使转换成功，还是会因文件太大而无法正常显示。因为浏览器的内存有限，若超过内存就会导致浏览器崩溃。

在现有的识别立方体的算法中，普遍做法如下：

第一步是从众多网格中寻找出可能组成封闭体的六个连续面，这里循环套循环就已经消耗了巨大的时间复杂度；

第二步是计算每个三角面的法向量，若六个连续面的法向量超过三组，则不是立方体；

第三步，判断三组法向量是否两两平行，且三组之间互相垂直；

第四步，计算所有三角面片的表面积，是否等于包围盒的表面积。若相等，则排除六个面不封闭的情况。

通过上述四个步骤完成立方体等类似基本体的识别，但是，可以看出，上述立方体等类似基本体的识别中，时间复杂度非常高，识别成本也很高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种识别模型构件基本体的方法和装置，简单快速地完成模型构件的识别，为后续的实例绘制提供基础。

本发明提供了一种识别模型构件基本体的方法，包括如下步骤：

(1)计算建筑模型文件中构件的体积；

(2)计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积；

(3)基于所述构件的体积和所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体。

进一步地，所述基于所述构件的体积和所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体，具体为：

如果所述构件的体积与所述包围盒的体积相等，则所述构件是基本体；

如果所述构件的体积与所述包围盒的体积不相等，则所述构件不是基本体。

进一步地，在判断所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等时，需要设置对比误差。

进一步地，所述方法还包括：对所述基本体进行实例绘制。

进一步地，所述实例绘制具体为：把具有相同顶点属性的基本体的实例数据一次性发给处理器，调用一次绘制函数利用所述实例数据绘制多个实例。

进一步地，在所述计算建筑模型文件中构件的体积之前，所述方法还包括：获取所述构件的几何信息；

所述计算建筑模型文件中构件的体积具体为：基于获取到的所述几何信息来计算建筑模型文件中构件的体积。

本发明还提供了一种识别模型构件基本体的装置，所述装置包括：构件体积计算单元、包围盒体积计算单元、基本体判断单元；

所述构件体积计算单元，用于计算建筑模型文件中构件的体积；

所述包围盒体积计算单元，用于计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积；

所述基本体判断单元，用于基于所述构件的体积和所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体。

进一步地，所述基本体判断单元，具体用于：

进一步地，所述基本体判断单元在判断所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等时，需要设置对比误差。

进一步地，所述装置还包括实例绘制单元，用于对所述基本体进行实例绘制。

进一步地，所述实例绘制单元，具体用于把具有相同顶点属性的基本体的实例数据一次性发给处理器，调用一次绘制函数利用所述实例数据绘制多个实例。

进一步地，所述装置还包括几何信息获取单元，用于获取所述构件的几何信息，所述构件体积计算单元基于所述几何信息计算建筑模型构件文件中构件的体积。

本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

存储装置；

一个或多个处理器；

所述存储装置用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-6之一所述的方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-6之一所述的方法。

相比于现有技术中基本体的识别方式，本发明所提供的一种识别模型构件基本体的方法和装置，其关键之处在于利用构件的体积和包围盒体积是否相等来识别基本体，时间复杂度低，代码量小，算法简洁明了；建筑物大部分构件都可以作为实例绘制的基本体，从而大幅度减少绘制函数的调用次数，使得性能成倍提升；在识别基本体之后，即可使用实例绘制来提高渲染显示的性能。

附图说明

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本申请，下面结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本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，都属于本申请保护的范围。

图1是本发明的模型文件渲染的流程示意图。

图2是本发明的一种识别模型构件基本体的方法的流程示意图。

图3是本发明的一种包围盒的构建示意图。

图4是本发明的一种识别模型构件基本体的装置的模块组成示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在渲染引擎中，实例绘制可以用来解决多个基本体多次调用绘制函数的性能问题。具体来说，实例绘制可以用在以下场景：假设绘制一个很大的场景，此场景大部分模型都是立方体，包含的是同一组顶点数据，只不过进行的是不同的世界空间变换。因为一个立方体仅仅由12个三角形构成，渲染几乎是瞬间完成，但上千个渲染函数的调用却极大降低了性能。与绘制顶点本身相比，调用绘制函数以告诉GPU去绘制顶点数据会消耗更多的性能，因为OpenGL在绘制顶点数据前需要做很多准备工作，比如告诉GPU该从哪个缓冲读取数据，从哪寻找顶点属性，这些都是在相对缓慢的CPU到GPU总线上进行的。而解决这个问题的方法就是实例化，把具有相同顶点属性的实例数据一次性发送给GPU，然后调用一次绘制函数让OpenGL利用这些数据绘制多个实例，可以显著提高性能。

针对渲染引擎的这个特点，在模型转换中可以识别出作为实例的基本体，这样可以使得渲染走两条路，一条是非基本体的绘制，一条是基本体的实例绘制，如图1所示。由于建筑物的特殊性，基本体占据了很大的比例，这可以明显提高渲染的性能。基本体包括立方体，圆柱等，本发明主要涉及如何识别立方体。

实施例一：

如图2所示，本发明的实施例一提供了一种识别模型构件基本体的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：计算建筑模型文件中构件的体积。

在计算建筑模型文件中构件的体积之前，还要获取所述构件的几何信息，基于所述几何信息计算所述构件的体积。

所述构件是指建筑构件，即构成建筑物的各个要素，比如楼面，墙体，柱子等。

所述模型文件可以是revit模型文件。

步骤2：计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积。

包围盒的基本思想是用体积稍大且特性简单的几何体来近似地代替复杂的几何对象，如图3所示，此处的包围盒是指AABB(Axis-aligned bounding box)包围盒，它被定义为包含该构件，且边平行于坐标轴的最小六面体。所以计算这个包围盒，只需要遍历所有的点，求出坐标中最小的x_min,y_min,z_min值和最大的x_max,y_max,z_max值，则包围盒的体积为(x_max-x_min)*(y_max-y_min)*(z_max-z_min)。

步骤3：基于所述构件的体积和所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体。

所述基于所述构件的体积和所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体，具体为：如果所述构件的体积与所述包围盒的体积相等，则所述构件是基本体，如果所述构件的体积与所述包围盒的体积不相等，则所述构件不是基本体。

所述基本体包括立方体、圆柱体等。

由于是两个体积的浮点数之间的比较，因此，在判断所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等时，需要设置一个对比误差，所述误差由构件的最短边的百分比来确定。

所述方法还包括：对所述基本体进行实例绘制，所述实例绘制具体为：把具有相同顶点属性的基本体的实例数据一次性发送给GPU，调用一次绘制函数利用所述实例数据绘制多个实例。

实施例二：

如图4所示，本发明的实施例二提供了一种识别模型构件基本体的装置，所述装置包括：构件体积计算单元、包围盒体积计算单元、基本体判断单元。

所述构件体积计算单元，用于计算建筑模型文件中构件的体积。

所述装置还包括几何信息获取单元，用于获取所述构件的几何信息，所述构件体积计算单元基于所述几何信息计算建筑模型构件文件中构件的体积。

所述模型文件可以是revit模型文件。

所述包围盒体积计算单元，用于计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积。

所述基本体包括立方体、圆柱体等。

所述装置还包括实例绘制单元，用于对所述基本体进行实例绘制，所述实例绘制具体为：把具有相同顶点属性的基本体的实例数据一次性发送给GPU，调用一次绘制函数利用所述实例数据绘制多个实例。

本发明所提供的一种识别模型构件基本体的装置，其关键之处在于利用构件的体积和包围盒体积是否相等来识别基本体，时间复杂度低，代码量小，算法简洁明了；建筑物大部分构件都可以作为实例绘制的基本体，从而大幅度减少绘制函数的调用次数，使得性能成倍提升；在识别基本体之后，即可使用实例绘制来提高渲染显示的性能。

另外，本申请实施例还公开了一种电子设备，其包括存储装置和一个或多个处理器，存储装置用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如实施例一的方法。

本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现如实施例一的方法。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法、装置和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图和框图中的每个方框可以代表一个单元、模块、程序段或代码的一部分，包含一个或多个用于实现逻辑功能的计算机可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。也要注意的是，框图和流程图中的每个方框或方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。综上所述，以上仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种识别模型构件基本体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)计算建筑模型文件中构件的体积；

(2)计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积，其中，所述包围盒为包含该构件且边平行于坐标轴的最小六面体；

(3)基于所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体，其中，所述基本体为立方体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述构件的体积和所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体，具体为：

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在判断所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等时，需要设置对比误差，所述对比误差由构件的最短边的百分比来确定。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述基本体进行实例绘制。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实例绘制具体为：把具有相同顶点属性的基本体的实例数据一次性发给处理器，调用一次绘制函数利用所述实例数据绘制多个实例。

6.如权利要求1、2、4和5之一所述的方法，其特征在于，在所述计算建筑模型文件中构件的体积之前，所述方法还包括：获取所述构件的几何信息；

所述计算建筑模型文件中构件的体积具体为：基于获取到的所述构件的几何信息来计算建筑模型文件中构件的体积。

7.一种识别模型构件基本体的装置，其特征在于，所述装置包括：构件体积计算单元、包围盒体积计算单元、基本体判断单元；

所述包围盒体积计算单元，用于计算所述构件的包围盒，并计算所述包围盒的体积，其中，所述包围盒为包含该构件且边平行于坐标轴的最小六面体；

所述基本体判断单元，用于基于所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等来判断所述构件是否为基本体，其中，所述基本体为立方体。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述基本体判断单元，具体用于：

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述基本体判断单元在判断所述构件的体积与所述包围盒的体积是否相等时，需要设置对比误差，所述对比误差由构件的最短边的百分比来确定。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括实例绘制单元，用于对所述基本体进行实例绘制。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述实例绘制单元，具体用于把具有相同顶点属性的基本体的实例数据一次性发给处理器，调用一次绘制函数利用所述实例数据绘制多个实例。

12.如权利要求7、8、10和11之一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括几何信息获取单元，用于获取所述构件的几何信息，所述构件体积计算单元基于所述构件的几何信息计算建筑模型构件文件中构件的体积。

13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

存储装置；

一个或多个处理器；

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-6之一所述的方法。