CN114564772B - 一种基于bim的室内装饰墙安装设计方法及系统 - Google Patents

一种基于bim的室内装饰墙安装设计方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及BIM应用技术领域，公开了一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法及系统，所述方法借助于BIM技术把建筑的室内异型双曲面装饰墙的造型设计，传输到施工现场对装饰墙的双曲面进行三维定位，并进行骨架及面材的碰撞检测，在BIM三维模型中标记出各个室内装饰墙钢架结构部件的安装位置，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；对BIM三维模型上的各个安装位置进行空间定位从而获得调整模型，让相隔较近的两个安全区域能够有一定间隙，能够稳定地提高安装位置移动后的强度，保障位置调整后安装位置的稳定性和造型轮廓定位传递的精确度。

Description

一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法及系统
技术领域
本发明属于BIM应用技术领域，具体涉及一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法及系统。
背景技术
目前，基于装配式建筑技术与BIM技术结合的建筑的室内异型双曲面装饰墙的造型设计越来越普及，目前的由钢架结构部件组成的室内异型双曲面装饰墙的造型设计一般是采用随着通过原有的建筑的CAD施工图纸为蓝本，以Revit建立三维的室内装饰装修模型，由焊接后的钢架结构部件构成室内异型双曲面装饰墙，钢架结构部件又称骨架，钢架结构部件表面上覆盖有面材，反映出各个装修部件之间的空间关系，能够直接的直观显示出装配施工流程，将二维的CAD图纸与三维模型的各个装修节点对应出图，出图后传输到施工现场对装饰墙的双曲面进行三维定位，并进行骨架及面材的碰撞检测。
在现有技术中，在专利公开号CN110502830A公开的一种基于BIM的室内装修设计方法中，尽管是能够实现二维图纸出图和装修节点三维模型出图，然而是基于传统BIM创建模型的施工图纸绘制，因此由于人工判断的失误，很容易造成装修错误及装修节点的点位不准确，从而导致最终安装的时候由于结构上不合理导致节点不匹配，使得各个装修节点最终无法安装，从而造成返工等问题，也无法自动调整安装点位置从而减少碰撞冲突；而在专利公开号CN113297650B公开的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统中，尽管能够快速的自动消除应力集中区域，但是消除的同时会导致出现一些无法避免的碰撞冲突，无法稳定的提高安装位置移动后的强度，并不能保障位置调整后安装位置的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，所述方法包括以下步骤：
S100，创建BIM三维模型，并在BIM三维模型中标记出各个钢架结构部件的安装位置；
S200，获取BIM三维模型的应力分布图像，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域；
S300，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；
S400，根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型；
S500，在BIM软件中对调整模型进行碰撞检查判断是否存在碰撞冲突，如果否则转到步骤S600；
S600，在BIM软件中生成调整模型的渲染图，并根据渲染图创建施工工艺动画；
S700，按照施工工艺动画对室内施工场地进行施工。
进一步地，在S100中，所述BIM软件包括revit软件、HiBIM软件、Rhino软件、3DSMax软件、Artlantis软件、AccuRender软件和Lightscape软件中任意一种。
进一步地，在S100中，创建BIM三维模型是通过BIM软件按照室内施工场地的结构尺寸一致的实际比例进行创建的室内施工场地的三维模型，室内结构的BIM三维模型为根据CAD室内设计图和/或平面布置图按照实际的比例建立的室内施工场地的三维模型；其中，室内结构的BIM三维模型为在室内施工场地建筑中异型双曲面装饰墙的造型设计。
进一步地，在S100中，创建BIM三维模型是通过三维扫描系统对室内施工场地进行扫描得到的三维模型，三维扫描系统包括拍照式三维扫描仪、三维激光扫描仪、三坐标测量仪中任意一种。
进一步地，在S100中，钢架结构部件包括镀锌方通，所述镀锌方通包括长×宽×高分别为120×120×6镀锌方通、120×80×6镀锌方通、150×150×6镀锌方通和100×100×6镀锌方通，镀锌方通长、宽和高的单位为cm；镀锌方通安装在各个钢架结构部件的安装位置的安装方法为：使用化学螺栓将埋板固定于安装位置上，再在埋板焊接上所述镀锌方通并焊接12mm肋板加固；优选地，由焊接后的钢架结构部件构成室内异型双曲面装饰墙，室内异型双曲面装饰墙的BIM三维模型由骨架和面材构成，骨架为钢架结构部件，面材为BIM三维模型中除钢架结构部件的其他部分。
进一步地，在S200中，获取BIM三维模型的应力分布图像为使用有限元分析软件获取BIM三维模型的应力云图、内力图或者应力分布图作为应力分布图像，有限元分析软件为ANSYS软件或Abaqus软件；或者获取BIM三维模型的灰度图像作为应力分布图像。
为了分析出建筑物对于钢架支撑的连接位置的承受能力，需要对应力集中和应力稳定区域进行以下区分，以确保脆弱的非承重的建筑装饰墙能够提供钢架连接位置的稳定支撑点。
进一步地，在S200中，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域的方法包括以下步骤：对去噪后的应力分布图像进行灰度化获得灰度图，通过边缘检测算子获取灰度图的边缘线，以边缘线将灰度图划分成多个图像区域；令所有图像区域的像素灰度值的平均值为AVGgray；依次遍历各个图像区域，标记出图像区域中像素的平均灰度值大于AVGgray的所有图像区域作为应力集中区域；标记出图像区域中像素的平均灰度值小于或者等于AVGgray的所有图像区域作为应力稳定区域。
进一步地，在S200中，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域的方法包括以下步骤：对去噪后的应力分布图像进行灰度化获得灰度图，通过边缘检测算子获取灰度图的边缘线，以边缘线将灰度图划分成多个图像区域；依次将各个图像区域划分为应力集中区域和应力稳定区域，具体为：
遍历各个图像区域，记当前图像区域中的灰度极小点为P0，将与当前图像区域的所有相邻的图像区域记为相邻区域，取各个相邻区域的灰度极小点中灰度值最小的像素点记为LocMin；取各个相邻区域的灰度极小点中灰度值最大的像素点记为LocMax；取所有相邻区域的像素点的平均灰度值记为LocMean；计算应力倾向度Lean：
Lean=||Gary(P0)-LocMean|-(Gary(LocMax)-Gary(LocMin))|；
其中，Gary()函数为取像素点的灰度值；其中，灰度极小点是图像区域中灰度值最小的像素点，如果图像区域中灰度值最小的像素点具有多个，则随机取其中一个像素点作为灰度极小点；
将当前图像区域的相邻区域按照各相邻区域的灰度极小点距离P0的距离从近到远排序（其中，如果存在距离相同者则先后不限），获得相邻区域的有序序列为ListNer={LN(i)}，LN(i)表示序列ListNer中第i个相邻区域，i为ListNer中元素的序号，令ie为从1到N-1的变量，N为当前图像区域的相邻区域的数量，标记序列ListNer中LN(N)为周边应力均衡区域；
在ie的范围内遍历序列ListNer中各个LN(ie)，如果|Mean(LN(ie))-Mean(LN(ie+1))|≥Lean则将相邻区域LN(ie)记为周边应力不均衡区域；否则将相邻区域LN(ie)记为周边应力均衡区域；
其中，Mean()函数为取图像区域中所有像素点的灰度的平均值；
如果存在周边应力不均衡区域，则将当前图像区域和对应的所有周边应力不均衡区域标记为应力集中区域，并将所有周边应力均衡区域标记为应力稳定区域；如果不存在周边应力不均衡区域，则标记将当前图像区域和所有周边应力均衡区域为应力稳定区域；
有益效果：由于应力分布图像的根据灰度图中灰度进行分区，应力集中区域一般不是单独的一小块，而是多个小块互相连接，如果应力集中区域只是集中在一个小区域内，对周边并无影响，则对于安装室内装饰的结构内力、应力影响并不大，无需排除这种危害，而当出现多片连接的应力集中区域时，表示应力结构不稳定，需要标记处理并排除这种危害。
进一步地，在S300中，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合的方法为：对各个应力集中区域进行形态学闭运算，即先膨胀运算再腐蚀运算得到轮廓闭合后的区域；从而能够弥合各个应力集中区域之间或者应力集中区域内部的小裂缝或孔洞，可以消除细小黑色空洞，并且能够使各个应力集中区域的轮廓闭合后的区域的位置和区域面积、大致的形状不变，从而使后续运算能够消除碰撞冲突。
进一步地，在S400中，根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型的方法为：
记BIM三维模型上中各个钢架结构部件的安装位置的中心点作为集合AZX={Azj1}，Azj1为第j1个钢架结构部件的安装位置的中心点；记融合区域集合为集合RH={Rhj2}，Rhj2为RH中第j2个应力集中区域轮廓闭合后的区域，记各个应力稳定区域的集合SA={Saj3}，Rhj3为RH中第j3个应力稳定区域；j1、j2为序号，j1、j2为变量；将BIM三维模型上各个Rhj2中的安装位置分别以各个中心点Azj1为准进行调整，具体为：
当RH中第j2个应力集中区域轮廓闭合后的区域包括Azj1的位置时，将各个应力稳定区域按照灰度极大点到Azj1的距离从小到大排序，获得应力稳定区域的序列LStab={LS(j)}，LS(j)表示序列LStab中第j个应力稳定区域，j为LStab中元素的序号，令je为从2到wN-1的变量，wN为LStab中应力稳定区域的数量，灰度极大点是图像区域中灰度值最大的像素点；（其中，Azj1在的距离最大的灰度极大点对应的应力稳定区域不是局部安全域）；
在je的范围内按照序列Lstab的顺序依次搜索各个应力稳定区域LS(je)，当搜索到有Mean(LS(je))满足Mean(LS(je))＞Mean(LS(je-1))并且Mean(LS(je))＞Mean(LS(je+1))时，将这些应力稳定区域LS(je)记为局部安全域；其中，不对Lstab中LS(1)和LS(wN)进行搜索；
若局部安全域的数量为0时，取Lstab中Mean(LS(je))值最大的应力稳定区域的灰度极大点作为待调整点P1，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心点Azj1为准平移到待调整点P1位置；
若局部安全域的数量只有1个，取该局部安全域的灰度极大点作为待调整点P1，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心点Azj1为准平移到待调整点P1位置；
若局部安全域的数量大于1时，调整第j1个钢架结构部件的安装位置，具体方法为：取各个局部安全域中灰度极大点与到点Azj1之间距离值最大的灰度极大点记作Pmove1，将第j1个钢架结构部件的安装位置以中心点Azj1为准，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心Azj1平移到Pmove1位置，从而整体将安装位置移动到对应的局部安全域；
对BIM三维模型上的所有安装位置调整完成后获得调整模型。
有益效果：能够智能的识别出在各个相邻近的区域中应力集中区域里最稳定的位置，使得移动到局部安全域后，由局部安全域的特性从而能够平稳过渡从而消除碰撞冲突。
优选地，若局部安全域的数量大于1时，调整第j1个钢架结构部件的安装位置，所述具体方法替换为：取灰度极大点之间距离最大的2个局部安全域的灰度极大点分别为LS1和LS2，由点Azj1到LS1的射线构成边L1，由点Azj1到LS2的射线构成边L2，则记以点Azj1为顶点，射线L1、L2为边构成的范围为Scan，取Scan与序列Lstab中各个应力稳定区域的交集形成的图像区域为新的集合Lstabpart={Lstab(j4)}；Lstab(j4)表示集合Lstabpart中第j4个图像区域，j4为序号；
当集合Lstabpart中的图像区域Lstab(j4)的灰度极大点Pmove2到点Azj1之间距离Dist(Lstab(j4))满足安全域关系时，将第j1个钢架结构部件的安装位置的中心点以Azj1为准，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心Azj1平移到Pmove2位置，从而整体将第j1个钢架结构部件的安装位置移动到图像区域Lstab(j4)中；
其中，安全域关系为：LstpMean+GapMin≤Dist(Lstab(j4))≤LstpMean+GapMax，其中，LstpMean为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间距离的平均值，或者LstpMean为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到灰度极小点之间距离的平均值，Dist(Lstab(j4))是Lstabpart中第j4个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间距离，或者Dist(Lstab(j4))是Lstabpart中第j4个图像区域的灰度极大点到灰度极小点之间距离；
GapMax是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间的各个距离值的两两之间的距离值的差值的最大值；GapMin是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1的两两之间的各个距离值的差值的最小值。
有益效果：考虑了应力分区的应力受力的均匀性问题，减少钢梁连接后的失衡现象，保障结构的稳定性，设置灰度极大值的位置作为待调整点，由于应力、剪力、内力一般带有方向性，呈线性受力，因此根据其规律设定安装位置需要转移的方向，尽量使得受力均匀，让相隔较近的两个安全区域能够有一定间隙，能够稳定的提高安装位置移动后的强度，并且能够大幅度消除碰撞冲突，保障位置调整后安装位置的稳定性。
本发明还提供了一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统，所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法中的步骤，所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑或云端数据中心的计算设备中，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
BIM建模单元，用于创建BIM三维模型，并在BIM三维模型中标记出各个钢架结构部件的安装位置；
应力标记单元，用于获取BIM三维模型的应力分布图像，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域；
轮廓闭合单元，用于对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；
模型调整单元，用于根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型；
碰撞检查单元，用于在BIM软件中对调整模型进行碰撞检查判断是否存在碰撞冲突；
模型渲染单元，用于当不存在碰撞冲突时，在BIM软件中生成调整模型的渲染图，并根据渲染图创建施工工艺动画；
工艺施工单元，用于按照施工工艺动画对室内施工场地进行施工。
本发明的有益效果为：本发明提供一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法及系统，能够考虑了应力分区的应力受力的均匀性问题，减少钢梁连接后的失衡现象，保障结构的稳定性，设置灰度极大值的位置作为待调整点，由于应力、剪力、内力一般带有方向性，呈线性受力，因此根据其规律设定安装位置需要转移的方向，尽量使得受力均匀能够大幅度消除碰撞冲突，保障位置调整后安装位置的稳定性，让相隔较近的两个安全区域能够有一定间隙，能够稳定的提高安装位置移动后的强度，保障位置调整后安装位置的稳定性，能够稳定地提高安装位置移动后的强度，保障位置调整后安装位置的稳定性和造型轮廓定位传递的精确度。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法的流程图；
图2所示为一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，所述方法包括以下步骤：
S100，创建BIM三维模型，并在BIM三维模型中标记出各个钢架结构部件的安装位置；
S200，获取BIM三维模型的应力分布图像，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域；
S300，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；
S400，根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型；
S500，（利用BIM软件中碰撞检查工具）在BIM软件中对调整模型进行碰撞检查判断是否存在碰撞冲突，如果否则转到步骤S600；
S600，在BIM软件中生成调整模型的渲染图，并根据渲染图创建施工工艺动画；
S700，按照施工工艺动画对室内施工场地进行施工。
进一步地，在S100中，所述BIM软件包括revit软件、HiBIM软件、Rhino软件、3DSMax软件、Artlantis软件、AccuRender软件和Lightscape软件中任意一种。
进一步地，在S100中，创建BIM三维模型是通过BIM软件按照室内施工场地的结构尺寸一致的实际比例进行创建的室内施工场地的三维模型，室内结构的BIM三维模型为根据CAD室内设计图和/或平面布置图按照实际的比例建立的室内施工场地的三维模型。
进一步地，在S100中，创建BIM三维模型是通过三维扫描系统对室内施工场地进行扫描得到的三维模型，三维扫描系统包括拍照式三维扫描仪、三维激光扫描仪、三坐标测量仪中任意一种。
进一步地，在S100中，钢架结构部件包括镀锌方通，所述镀锌方通包括长×宽×高分别为120×120×6镀锌方通、120×80×6镀锌方通、150×150×6镀锌方通和100×100×6镀锌方通，镀锌方通长、宽和高的单位为cm；镀锌方通安装在各个钢架结构部件的安装位置的安装方法为：使用化学螺栓将埋板固定于安装位置上，再在埋板焊接上所述镀锌方通并焊接12mm肋板加固，由焊接后的钢架结构部件构成室内异型双曲面装饰墙。
进一步地，在S200中，获取BIM三维模型的应力分布图像为使用有限元分析软件获取BIM三维模型的应力云图、内力图或者应力分布图作为应力分布图像，有限元分析软件为ANSYS软件或Abaqus软件；或者获取BIM三维模型的灰度图像作为应力分布图像。
为了分析出建筑物对于钢架支撑的连接位置的承受能力，需要对应力集中和应力稳定区域进行以下区分，以确保脆弱的非承重的建筑装饰墙能够提供钢架连接位置的稳定支撑点。
在一实施例中，在S200中，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域的方法包括以下步骤：对去噪后的应力分布图像进行灰度化获得灰度图，通过边缘检测算子获取灰度图的边缘线，以边缘线将灰度图划分成多个图像区域；令所有图像区域的像素灰度值的平均值为AVGgray；依次遍历各个图像区域，标记出图像区域中像素的平均灰度值大于AVGgray的所有图像区域作为应力集中区域；标记出图像区域中像素的平均灰度值小于或者等于AVGgray的所有图像区域作为应力稳定区域。
在另一实施例中，在S200中，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域的方法包括以下步骤：对去噪后的应力分布图像进行灰度化获得灰度图，通过边缘检测算子获取灰度图的边缘线，以边缘线将灰度图划分成多个图像区域；依次将各个图像区域划分为应力集中区域和应力稳定区域，具体为：
遍历各个图像区域，记当前图像区域中的灰度极小点为P0，将与当前图像区域的所有相邻的图像区域记为相邻区域，取各个相邻区域的灰度极小点中灰度值最小的像素点记为LocMin；取各个相邻区域的灰度极小点中灰度值最大的像素点记为LocMax；取所有相邻区域的像素点的平均灰度值记为LocMean；计算应力倾向度Lean：
Lean=||Gary(P0)-LocMean|-(Gary(LocMax)-Gary(LocMin))|；
其中，Gary()函数为取像素点的灰度值；其中，灰度极小点是图像区域中灰度值最小的像素点，如果图像区域中灰度值最小的像素点具有多个，则随机取其中一个像素点作为灰度极小点；
将当前图像区域的相邻区域按照各相邻区域的灰度极小点距离P0的距离从近到远排序，获得相邻区域的序列ListNer={LN(i)}，LN(i)表示序列ListNer中第i个相邻区域，i为ListNer中元素的序号，令ie为从1到N-1的变量，N为当前图像区域的相邻区域的数量，标记序列ListNer中LN(N)为周边应力均衡区域；
在ie的范围内遍历序列ListNer中各个LN(ie)，如果|Mean(LN(ie))-Mean(LN(ie+1))|≥Lean则将相邻区域LN(ie)记为周边应力不均衡区域；否则将相邻区域LN(ie)记为周边应力均衡区域；
其中，Mean()函数为取图像区域中所有像素点的灰度的平均值；
如果存在周边应力不均衡区域，则将当前图像区域和对应的所有周边应力不均衡区域标记为应力集中区域，并将所有周边应力均衡区域标记为应力稳定区域；如果不存在周边应力不均衡区域，则标记将当前图像区域和所有周边应力均衡区域为应力稳定区域。
有益效果：由于应力分布图像的根据灰度图中灰度进行分区，应力集中区域一般不是单独的一小块，而是多个小块互相连接，如果应力集中区域只是集中在一个小区域内，对周边并无影响，则对于安装室内装饰的结构内力、应力影响并不大，无需排除这种危害，而当出现多片连接的应力集中区域时，表示应力结构不稳定，需要标记处理并排除这种危害。
进一步地，在S300中，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合的方法为：对各个应力集中区域进行形态学闭运算，即先膨胀运算再腐蚀运算得到轮廓闭合后的区域；从而能够弥合各个应力集中区域之间或者应力集中区域内部的小裂缝或孔洞，可以消除细小黑色空洞，并且能够使各个应力集中区域的轮廓闭合后的区域的位置和区域面积、大致的形状不变。
优选地，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合的方法的C++的部分关键源代码如下：
//对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合
public static Fengbi PackProcess(Fengbipic)
{if (pic != null)
{int w = pic.PixelWidth;
int h = pic.PixelHeight;
FengbiImage = new WriteableBitmap(w, h);
byte[] pic = pic.PixelBuffer.ToArray();
byte[] picMask = (byte[])pic.Clone();
for (int j = 0; j < h; j++)
{ for (int i = 0; i < w ; i ++)
{if (i == 0 || i == w - 1 || j == 0 || j == h - 1)
{pic[i * 4 + j * w * 4] = (byte)255;
pic[i * 4 + 1 + j * w * 4] = (byte)255;
pic[i * 4 + 2 + j * w * 4] = (byte)255;
}else
{if (picMask[i * 4 - 4 + j * w * 4] == 255 && picMask[i * 4 + j * w *4] == 255 && picMask[i * 4 + 4 + j * w * 4] == 255 && picMask[i * 4 + (j -1) * w * 4] == 255 && picMask[i * 4 + (j + 1) * w * 4] == 255)
{ pic[i * 4 + j * w * 4] = (byte)255;
pic[i * 4 + 1 + j * w * 4] = (byte)255;
pic[i * 4 + 2 + j * w * 4] = (byte)255;
}
else
{ pic[i * 4 + j * w * 4] = 0;
pic[i * 4 + 1 + j * w * 4] = 0;
pic[i * 4 + 2 + j * w * 4] = 0;
}} }；
}
Stream sPic = Image.PixelBuffer.AsStream();
sPic.Seek(0, Search.Begin);sPic.Write(pic, 0, w * 4 * h);
return Image;
}
else
{return null;
}； }；
for (t = 0; t < 256; t++)
{
double w0=0.0;// 灰度极大点； double w1= 0.0;// 灰度极小点；
double u0= 0.0;// 封闭区域平均灰度； double u1= 0.0;// 相邻区域平均灰度；
double sum1 = 0.0;double sum2 = 0.0;
for (int i = 0; i <= t; i++)
{sum1 += m[i]；}；w0 = sum1 / num; w1 = 1 - w0; sum1 = 0;
for (int i = 0; i <= t; i++)
{sum1 += i * m[i]; }；u0 = sum1 / num / w0;
for (int i = t + 1; i < 256; i++)
{sum2 += i * m[i];}
u1 = sum2 / num / w1; outcome[t] = w0 * w1*(u0 - u1)*(u0 - u1);
}
for (int i = 0; i < 256; i++)
{if (max < outcome[i]){
max = outcome[i];
otsu = i;
}}。
进一步地，在S400中，根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型的方法为：
记BIM三维模型上中各个钢架结构部件的安装位置的中心点作为集合AZX={Azj1}，Azj1为第j1个钢架结构部件的安装位置的中心点；记融合区域集合为集合RH={Rhj2}，Rhj2为RH中第j2个应力集中区域轮廓闭合后的区域，记各个应力稳定区域的集合SA={Saj3}，Rhj3为RH中第j3个应力稳定区域；j1、j2为序号；将BIM三维模型上各个Rhj2中的安装位置分别以各个中心点Azj1为准进行调整，具体为：
当Rhj2中包括Azj1的位置时，即当RH中第j2个应力集中区域轮廓闭合后的区域包括Azj1的位置时，将各个应力稳定区域按照灰度极大点到Azj1的距离从小到大排序，获得应力稳定区域的序列LStab={LS(j)}，LS(j)表示序列LStab中第j个应力稳定区域，j为LStab中元素的序号，令je为从2到wN-1的变量，wN为LStab中应力稳定区域的数量，灰度极大点是图像区域中灰度值最大的像素点；
在je的范围内按照序列Lstab的顺序依次搜索各个应力稳定区域LS(je)，当搜索到有Mean(LS(je))满足Mean(LS(je))＞Mean(LS(je-1))并且Mean(LS(je))＞Mean(LS(je+1))时，将这些应力稳定区域LS(je)记为局部安全域；其中，不对Lstab中LS(1)和LS(wN)进行搜索；
若局部安全域的数量为0时，取Lstab中Mean(LS(je))值最大的应力稳定区域的灰度极大点作为待调整点P1，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心点Azj1为准平移到待调整点P1位置；
若局部安全域的数量只有1个，取该局部安全域的灰度极大点作为待调整点P1，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心点Azj1为准平移到待调整点P1位置；
若局部安全域的数量大于1，取各个局部安全域中灰度极大点与到点Azj1之间距离值最大的灰度极大点记作Pmove1，将第j1个钢架结构部件的安装位置以中心点Azj1为准，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心Azj1平移到Pmove1位置，从而整体将安装位置移动到对应的局部安全域；有益效果：能够智能的识别出在各个相邻近的区域中应力集中区域最稳定的位置，使得移动后的能够平稳过渡从而消除碰撞冲突；
或者，若局部安全域的数量大于1，取灰度极大点之间距离最大的2个局部安全域的灰度极大点分别为LS1和LS2，由点Azj1到LS1的射线构成边L1，由点Azj1到LS2的射线构成边L2，则记以点Azj1为顶点，射线L1、L2为边构成的范围为Scan，取Scan与序列Lstab中各个应力稳定区域的交集形成的图像区域为新的集合Lstabpart={Lstab(j4)}；Lstab(j4)表示集合Lstabpart中第j4个图像区域，j4为序号；
当集合Lstabpart中的图像区域Lstab(j4)的灰度极大点Pmove2到点Azj1之间距离Dist(Lstab(j4))满足安全域关系时，将第j1个钢架结构部件的安装位置的中心点以Azj1为准，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心Azj1平移到Pmove2位置，从而整体将第j1个钢架结构部件的安装位置移动到图像区域Lstab(j4)中；
其中，安全域关系为：LstpMean+GapMin≤Dist(Lstab(j4))≤LstpMean+GapMax，其中，LstpMean为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间距离的平均值，或者LstpMean为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到灰度极小点之间距离的平均值，Dist(Lstab(j4))是Lstabpart中第j4个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间距离，或者Dist(Lstab(j4))是Lstabpart中第j4个图像区域的灰度极大点到灰度极小点之间距离；
GapMax是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间的各个距离值的两两之间的距离值的差值的最大值；GapMin是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间的各个距离值的两两之间的距离值的差值的最小值，或者，GapMin是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点之间的各个距离值的最小值；
对BIM三维模型上的所有安装位置调整完成后获得调整模型。
有益效果：为考虑应力分区的应力受力的均匀性问题，减少钢梁连接后的失衡现象，保障结构的稳定性，所以设置灰度极大值的位置作为待调整点，由于应力、剪力、内力一般带有方向性，呈线性受力，因此根据其规律设定安装位置需要转移的方向，尽量使得受力均匀，让相隔较近的两个安全区域能够有一定间隙，能够稳定的提高安装位置移动后的强度，并且能够大幅度消除碰撞冲突，保障位置调整后安装位置的稳定性。
优选地，在S500中，在BIM软件中对调整模型进行碰撞检查判断是否存在碰撞冲突，如果是则将产生碰撞冲突的各个钢架结构部件的安装位置移动到距离所述钢架结构部件的安装位置最近的局部安全域中或者移动到距离所述钢架结构部件的安装位置最近的应力稳定区域中并转到步骤S600，其中，碰撞检查至少包括骨架和/或面材，骨架为钢架结构部件，面材为BIM三维模型中除钢架结构部件的其他部分。
其中，在BIM软件中生成调整模型的渲染图的方法为：通过在BIM软件中的Renderman渲染器、VRay渲染器、KeyShot渲染器、MentalRay渲染器、Arnold渲染器、Brazil渲染器、FinalRender渲染器、Maxwell渲染器中任意一种生成调整模型的渲染图。
本发明的实施例提供的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统，如图2所示为本发明的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统结构图，该实施例的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
BIM建模单元，用于创建BIM三维模型，并在BIM三维模型中标记出各个钢架结构部件的安装位置；
应力标记单元，用于获取BIM三维模型的应力分布图像，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域；
轮廓闭合单元，用于对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；
模型调整单元，用于根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型；
碰撞检查单元，用于在BIM软件中对调整模型进行碰撞检查判断是否存在碰撞冲突；
模型渲染单元，用于当不存在碰撞冲突时，在BIM软件中生成调整模型的渲染图，并根据渲染图创建施工工艺动画；
工艺施工单元，用于按照施工工艺动画对室内施工场地进行施工。
所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统的示例，并不构成对一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (7)

1.一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，创建BIM三维模型，并在BIM三维模型中标记出各个钢架结构部件的安装位置；
S200，获取BIM三维模型的应力分布图像，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域；
S300，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合，将各个轮廓闭合后的区域作为融合区域集合；
S400，根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型；
S500，在BIM软件中对调整模型进行碰撞检查判断是否存在碰撞冲突，如果否则转到步骤S600；
S600，在BIM软件中生成调整模型的渲染图，并根据渲染图创建施工工艺动画；
S700，按照施工工艺动画对室内施工场地进行施工；
其中，标记出应力分布图像中的应力集中区域和应力稳定区域的方法包括以下步骤：对去噪后的应力分布图像进行灰度化获得灰度图，通过边缘检测算子获取灰度图的边缘线，以边缘线将灰度图划分成多个图像区域；依次将各个图像区域划分为应力集中区域和应力稳定区域，具体为：
遍历各个图像区域，记当前图像区域中的灰度极小点为P0，将与当前图像区域的所有相邻的图像区域记为相邻区域，取各个相邻区域的灰度极小点中灰度值最小的像素点记为LocMin；取各个相邻区域的灰度极小点中灰度值最大的像素点记为LocMax；取所有相邻区域的像素点的平均灰度值记为LocMean；计算应力倾向度Lean：
Lean=||Gary(P0)-LocMean|-(Gary(LocMax)-Gary(LocMin))|；
其中，Gary()函数为取像素点的灰度值；灰度极小点是图像区域中灰度值最小的像素点；
将当前图像区域的相邻区域按照各相邻区域的灰度极小点距离P0的距离从近到远排序，获得相邻区域的有序序列为ListNer={LN(i)}，LN(i)表示序列ListNer中第i个相邻区域，i为ListNer中元素的序号，令ie为从1到N-1的变量，N为当前图像区域的相邻区域的数量，标记序列ListNer中LN(N)为周边应力均衡区域；
在ie的范围内遍历ListNer中各个LN(ie)，如果|Mean(LN(ie))-Mean(LN(ie+1))|≥Lean则将相邻区域LN(ie)记为周边应力不均衡区域；否则将相邻区域LN(ie)记为周边应力均衡区域；其中，Mean()函数为取图像区域中所有像素点的灰度的平均值；
如果存在周边应力不均衡区域，则将当前图像区域和对应的所有周边应力不均衡区域标记为应力集中区域，并将所有周边应力均衡区域标记为应力稳定区域；如果不存在周边应力不均衡区域，则标记将当前图像区域和所有周边应力均衡区域为应力稳定区域。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，其特征在于，在S100中，所述BIM软件包括revit软件、HiBIM软件、Rhino软件、3DS Max软件、Artlantis软件、AccuRender软件和Lightscape软件中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，其特征在于，在S100中，钢架结构部件包括镀锌方通，所述镀锌方通包括长×宽×高分别为120×120×6镀锌方通、120×80×6镀锌方通、150×150×6镀锌方通和100×100×6镀锌方通，镀锌方通长、宽和高的单位为cm；镀锌方通安装在各个钢架结构部件的安装位置的安装方法为：使用化学螺栓将埋板固定于安装位置上，再在埋板焊接上所述镀锌方通并焊接12mm肋板加固。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，其特征在于，在S300中，对各个应力集中区域进行闭运算使各个应力集中区域的轮廓闭合的方法为：对各个应力集中区域进行形态学闭运算，即先膨胀运算再腐蚀运算得到轮廓闭合后的区域。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，其特征在于，在S400中，根据融合区域集合和各个应力稳定区域依次对BIM三维模型上的各个安装位置进行调整从而获得调整模型的方法为：
记BIM三维模型上中各个钢架结构部件的安装位置的中心点作为集合AZX={Azj1}，Azj1为第j1个钢架结构部件的安装位置的中心点；记融合区域集合为集合RH={Rhj2}，Rhj2为RH中第j2个应力集中区域轮廓闭合后的区域；j1、j2为序号；将BIM三维模型上各个Rhj2中的安装位置分别以各个中心点Azj1为准进行调整，具体为：
当RH中第j2个应力集中区域轮廓闭合后的区域包括Azj1的位置时，将各个应力稳定区域按照灰度极大点到Azj1的距离从小到大排序，获得应力稳定区域的序列Lstab={LS(j)}，LS(j)表示序列Lstab中第j个应力稳定区域，j为Lstab中元素的序号，令je为从2到wN-1的变量，wN为Lstab中应力稳定区域的数量，灰度极大点是图像区域中灰度值最大的像素点；
在je的范围内按照序列Lstab的顺序依次搜索各个应力稳定区域LS(je)，当搜索到有Mean(LS(je))满足Mean(LS(je))＞Mean(LS(je-1))并且Mean(LS(je))＞Mean(LS(je+1))时，将这些应力稳定区域LS(je)记为局部安全域；
若局部安全域的数量为0时，取Lstab中Mean(LS(je))值最大的应力稳定区域的灰度极大点作为待调整点P1，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心点Azj1为准平移到待调整点P1位置；
若局部安全域的数量只有1个，取该局部安全域的灰度极大点作为待调整点P1，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心点Azj1为准平移到待调整点P1位置；
若局部安全域的数量大于1时，调整第j1个钢架结构部件的安装位置，具体方法为：取各个局部安全域中灰度极大点与到点Azj1之间距离值最大的灰度极大点记作Pmove1，将第j1个钢架结构部件的安装位置以中心点Azj1为准，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心Azj1平移到Pmove1位置；
对BIM三维模型上的所有安装位置调整完成后获得调整模型。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法，其特征在于，若局部安全域的数量大于1时，调整第j1个钢架结构部件的安装位置，所述具体方法替换为：
取灰度极大点之间距离最大的2个局部安全域的灰度极大点分别为LS1和LS2，由点Azj1到LS1的射线构成边L1，由点Azj1到LS2的射线构成边L2，则记以点Azj1为顶点，射线L1、L2为边构成的范围为Scan，取Scan与序列Lstab中各个应力稳定区域的交集形成的图像区域为新的集合Lstabpart={Lstab(j4)}；Lstab(j4)表示集合Lstabpart中第j4个图像区域，j4为序号；
当集合Lstabpart中的图像区域Lstab(j4)的灰度极大点Pmove2到点Azj1之间距离Dist(Lstab(j4))满足安全域关系时，将第j1个钢架结构部件的安装位置的中心点以Azj1为准，将第j1个钢架结构部件的安装位置整体以中心Azj1平移到Pmove2位置，从而整体将第j1个钢架结构部件的安装位置移动到图像区域Lstab(j4)中；
其中，安全域关系为：LstpMean+GapMin≤Dist(Lstab(j4))≤LstpMean+GapMax，其中，LstpMean为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间距离的平均值，Dist(Lstab(j4))是Lstabpart中第j4个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间距离；
GapMax是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1之间的各个距离值的两两之间的距离值的差值的最大值；GapMin是为Lstabpart中各个图像区域的灰度极大点到点Azj1的两两之间的各个距离值的差值的最小值。
7.一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统，其特征在于，所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述的一种基于BIM的室内装饰墙安装设计方法中的步骤，所述一种基于BIM的室内装饰墙安装设计系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑或云端数据中心的计算设备中。
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