CN112200097B - 基于建筑图纸的室内管线自动识别方法 - Google Patents

基于建筑图纸的室内管线自动识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于建筑图纸的室内管线自动识别方法，包括：获取待识别建筑图纸图像；遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据；根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形；根据所述基础几何图形的组合识别出所述待识别建筑图纸图像中的室内管线。本发明根据室内管线的几何特征，可以准确识别建筑图纸中室内管线的几何图形，并根据几何图形组合的方法实现对建筑对象中室内管线的准确识别，同时，本发明在识别时，无需人工干预，一次性读取大量建筑数据，对其进行批量处理，极大的提高了识别的效率。

Description

基于建筑图纸的室内管线自动识别方法
技术领域
本发明涉及建筑图纸中的建筑对象识别技术领域，尤其涉及一种基于建筑图纸的室内管线自动识别方法。
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室内管线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。
现有技术如李晓的《面向智慧城市的建筑管线三维重建技术研究》，利用人工读取或编写程序从建筑图纸中提取出室内管线的三维信息，然后建立三维模型。张宇贝的《基于三维激光扫描的复杂管线BIN几何模型构建与应用研究》，利用三维激光扫描仪对室内管线进行扫描，获取管线的点云数据，然后，利用专业软件配准后，人工提取管线信息建立三维模型。
但是，现有技术在对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，识别对象种类单一，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，识别效率低。
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室内管线自动识别方法，能够有效提高室内管线的识别精度和识别效率。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于建筑图纸的室内管线自动识别方法，包括：
获取待识别建筑图纸图像；
遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据；
根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形；
根据所述基础几何图形的组合识别出所述待识别建筑图纸图像中的室内管线。
进一步的，所述室内管线包括暖通管线、给排水管线和配电管线，则所述遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据，具体包括：
遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层中暖通管线、给排水管线和配电管线的几何实体坐标数据。
进一步的，所述基础几何图形至少包括三角形、四边形、圆形、圆弧和填充。
进一步的，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于三角形，具体包括：
判断所述几何实体坐标数据中实体点个数是否为2，获取一条直线，并记录该直线的起点为P0，终点为P1；
获取与P0和P1分别联通的直线P0P2和P1P3，并判断P2和P3是否为同一个点，若为同一个点，则点P0、P1和P2构成闭合三角形，从而识别出三角形；
若所述三角形的三条线段的长度之差小于预设的第一阈值，则将所述三角形识别为等边三角形；
若所述三角形的两条线段的长度之差小于预设的第一阈值，且与第三条线段的长度之差大于预设的第一阈值，则将所述三角形识别为等腰三角形；
若所述三角形中的两条线段构成的角为90°，则将所述三角形识别为直角三角形。
进一步的，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于四边形，具体包括：
判断所述几何实体坐标数据中实体点个数是否为2，获取一条直线，并记录该直线的起点为P0，终点为P1；
获取与P0和P1分别联通的直线P0P2和P1P3，并判断P2和P3是否为直线的起点和终点，若是，则点P0、P1、P2和P3构成闭合四边形，从而识别出四边形；
若所述四边形中有两组线段平行，则将所述四边形识别为平行四边形；
若所述平行四边形中有两组相互垂直的平行线段，且每组平行线段的长度相等，则将所述平行四边形识别为矩形；
若所述矩形中两条相邻线段的长度相等，则将所述矩形识别为正方形；
若所述矩形中两条相邻线段的长度不相等，则将所述矩形识别为长方形；
若所述四边形中有两组对边平行且邻边相等，则将所述四边形识别为菱形；
若所述四边形中一组平行线内两线段长度不相等，且平行线与另外两条线的水平右角一个为锐角，一个为钝角，则将所述四边形识别为梯形，若不平行的两线段长度相等，则将所述四边形识别为等腰梯形。
进一步的，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于圆形，具体包括：
判断所述几何实体坐标数据中多线段上点的个数是否为预设的第二阈值，若是，则识别为圆形。
进一步的，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于圆弧，具体包括：
获取所述几何实体坐标数据中起始角度和终止角度相同的弧线，且弧线的半径相同，从而识别为圆弧。
进一步的，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于填充，具体包括：
获取所述几何实体坐标数据中的几何外框；
判断所述几何外框内的点的个数是否大于预设的第三阈值，若是，则识别为填充。
进一步的，所述填充至少包括三角形填充、四边形填充和圆形填充。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种基于建筑图纸的室内管线自动识别方法的有益效果在于：通过获取待识别建筑图纸图像；遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据；根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形；根据所述基础几何图形的组合识别出所述待识别建筑图纸图像中的室内管线。本发明实施例根据室内管线的几何特征，可以准确识别建筑图纸中室内管线的几何图形，并根据几何图形组合的方法实现对建筑对象中室内管线的准确识别，同时，本发明实施例在识别时，无需人工干预，一次性读取大量建筑数据，对其进行批量处理，极大的提高了识别的效率。
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室内管线自动识别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室内管线自动识别方法的关于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室内管线自动识别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室内管线自动识别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室内管线自动识别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室内管线自动识别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室内管线自动识别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室内管线自动识别方法的一个优选实施例的流程示意图。
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，基于建筑图纸的室内管线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《房屋建筑制图统一标准》(GB/T 50001-2017)、《建筑给水排水制图标准》(GB/T 50106-2010)和《阀门术语》(GB/T 21465-2008)，管线和阀门的制图标准均采用《建筑给水排水制图标准》(GB/T50106-2010)。
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室内管线自动识别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室内管线自动识别方法的关于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室内管线自动识别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室内管线自动识别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室内管线自动识别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室内管线自动识别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：
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。
请参阅图8，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示意图。所述基于建筑图纸的建筑物自动建模方法，包括：
S1，获取待识别建筑图纸图像；
S2，遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据；
S3，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形；
S4，根据所述基础几何图形的组合识别出所述待识别建筑图纸图像中的室内管线。
在另一个优选实施例中，所述室内管线包括暖通管线、给排水管线和配电管线，则所述遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据，具体包括：
遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层中暖通管线、给排水管线和配电管线的几何实体坐标数据。
在又一个优选实施例中，所述基础几何图形至少包括三角形、四边形、圆形、圆弧和填充。
作为优选方案，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于三角形，具体包括：
判断所述几何实体坐标数据中实体点个数是否为2，获取一条直线，并记录该直线的起点为P0，终点为P1；
获取与P0和P1分别联通的直线P0P2和P1P3，并判断P2和P3是否为同一个点，若为同一个点，则点P0、P1和P2构成闭合三角形，从而识别出三角形；
若所述三角形的三条线段的长度之差小于预设的第一阈值，则将所述三角形识别为等边三角形；
若所述三角形的两条线段的长度之差小于预设的第一阈值，且与第三条线段的长度之差大于预设的第一阈值，则将所述三角形识别为等腰三角形；
若所述三角形中的两条线段构成的角为90°(±3°)，则将所述三角形识别为直角三角形。
作为优选方案，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于四边形，具体包括：
判断所述几何实体坐标数据中实体点个数是否为2，获取一条直线，并记录该直线的起点为P0，终点为P1；
获取与P0和P1分别联通的直线P0P2和P1P3，并判断P2和P3是否为直线的起点和终点，若是，则点P0、P1、P2和P3构成闭合四边形，从而识别出四边形；
若所述四边形中有两组线段平行，则将所述四边形识别为平行四边形；
若所述平行四边形中有两组相互垂直的平行线段，且每组平行线段的长度相等，则将所述平行四边形识别为矩形；
若所述矩形中两条相邻线段的长度相等，则将所述矩形识别为正方形；
若所述矩形中两条相邻线段的长度不相等，则将所述矩形识别为长方形；
若所述四边形中有两组对边平行且邻边相等，则将所述四边形识别为菱形；
若所述四边形中一组平行线内两线段长度不相等，且平行线与另外两条线的水平右角一个为锐角，一个为钝角，则将所述四边形识别为梯形，若不平行的两线段长度相等，则将所述四边形识别为等腰梯形。
作为优选方案，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于圆形，具体包括：
判断所述几何实体坐标数据中多线段上点的个数是否为预设的第二阈值，若是，则识别为圆形。
作为优选方案，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于圆弧，具体包括：
获取所述几何实体坐标数据中起始角度和终止角度相同的弧线，且弧线的半径相同，从而识别为圆弧。
作为优选方案，根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，对于填充，具体包括：
获取所述几何实体坐标数据中的几何外框；
判断所述几何外框内的点的个数是否大于预设的第三阈值，若是，则识别为填充。
作为优选方案，所述填充至少包括三角形填充、四边形填充和圆形填充。
本发明实施例提供了一种基于建筑图纸的室内管线自动识别方法，通过获取待识别建筑图纸图像；遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据；根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形；根据所述基础几何图形的组合识别出所述待识别建筑图纸图像中的室内管线。本发明实施例根据室内管线的几何特征，可以准确识别建筑图纸中室内管线的几何图形，并根据几何图形组合的方法实现对建筑对象中室内管线的准确识别，同时，本发明实施例在识别时，无需人工干预，一次性读取大量建筑数据，对其进行批量处理，极大的提高了识别的效率。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于建筑图纸的室内管线自动识别方法，其特征在于，包括：
获取待识别建筑图纸图像；
遍历所述待识别建筑图纸图像的室内管线图层，获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据，其中，所述室内管线包括暖通管线、给排水管线和配电管线，所述获取所述室内管线图层的几何实体坐标数据，具体包括：获取所述室内管线图层中暖通管线、给排水管线和配电管线的几何实体坐标数据；
根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，其中，所述基础几何图形至少包括三角形、四边形、圆形、圆弧和填充；
所述根据所述几何实体坐标数据识别出基础几何图形，其中，对于三角形，具体包括：判断所述几何实体坐标数据中实体点个数是否为2，获取一条直线，并记录该直线的起点为P0，终点为P1；获取与P0和P1分别联通的直线P0P2和P1P3，并判断P2和P3是否为同一个点，若为同一个点，则点P0、P1和P2构成闭合三角形，从而识别出三角形；若所述三角形的三条线段的长度之差小于预设的第一阈值，则将所述三角形识别为等边三角形；若所述三角形的两条线段的长度之差小于预设的第一阈值，且与第三条线段的长度之差大于预设的第一阈值，则将所述三角形识别为等腰三角形；若所述三角形中的两条线段构成的角为90°，则将所述三角形识别为直角三角形；
对于四边形，具体包括：判断所述几何实体坐标数据中实体点个数是否为2，获取一条直线，并记录该直线的起点为P0，终点为P1；获取与P0和P1分别联通的直线P0P2和P1P3，并判断P2和P3是否为直线的起点和终点，若是，则点P0、P1、P2和P3构成闭合四边形，从而识别出四边形；若所述四边形中有两组线段平行，则将所述四边形识别为平行四边形；若所述平行四边形中有两组相互垂直的平行线段，且每组平行线段的长度相等，则将所述平行四边形识别为矩形；若所述矩形中两条相邻线段的长度相等，则将所述矩形识别为正方形；若所述矩形中两条相邻线段的长度不相等，则将所述矩形识别为长方形；若所述四边形中有两组对边平行且邻边相等，则将所述四边形识别为菱形；若所述四边形中一组平行线内两线段长度不相等，且平行线与另外两条线的水平右角一个为锐角，一个为钝角，则将所述四边形识别为梯形，若不平行的两线段长度相等，则将所述四边形识别为等腰梯形；
对于圆形，具体包括：判断所述几何实体坐标数据中多线段上点的个数是否为预设的第二阈值，若是，则识别为圆形；
对于圆弧，具体包括：获取所述几何实体坐标数据中起始角度和终止角度相同的弧线，且弧线的半径相同，从而识别为圆弧；
对于填充，具体包括：获取所述几何实体坐标数据中的几何外框；判断所述几何外框内的点的个数是否大于预设的第三阈值，若是，则识别为填充，所述填充至少包括三角形填充、四边形填充和圆形填充；
根据所述基础几何图形的组合识别出所述待识别建筑图纸图像中的室内管线。
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