CN114756944A - 用于bim模型的轻量化系统、方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于BIM模型的轻量化系统，属于建筑信息模型处理技术领域，包括数据接口、模型拆分模块、分类处理模块、存储模块、坐标标定模块、分析判断模块、LOD轻量化处理模块和压缩转换模块；本发明将原始标准化BIM模型进行几何拆分，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件，其通过可复用几何构件进行模板使用统一及重复构件去重，极大程度上降低了模型体量，并基于细节重要度进行层级划分，最后利用边折叠三角网格简化算法对层级划分后的不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行模型细节分层处理，其相较于现有的BIM模型轻量化方法而言，轻量化效果好，能成功地减少模型加载时间，有效解决BIM模型在存储、传递和运行上的瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及建筑信息模型处理技术领域，尤其涉及用于BIM模型的轻量化系统、方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
BIM(Building Information Modeling)即建筑信息模型，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便被工程各参与方使用；通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计、施工建管和运维提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到工程全生命期的一体化，各专业协同工作，从而降低工程生产成本，保障工程按时按质完成；
当前，BIM模型越来越精细，其中包含大量构件，数据体量也越来越庞大，这使得BIM模型在可视化和信息管理过程中存在加载速度慢、渲染效率低和系统运行易崩溃等问题，从而难以满足实际应用的需求；因此，需要对BIM模型数据进行轻量化处理；轻量化是指在建筑信息模型中，利用模型面片化、信息云端化、逻辑简化等技术手段，以实现模型在几何实体、承载信息、构建逻辑等方面的精简、转换、缩减的过程；
目前，现有的BIM模型轻量化方法主要通过数模分离实现，即将BIM模型中的3D模型Mesh数据和属性数据分开，其虽然具有一定可行性，但模型轻量化效果不明显，BIM模型加载运行效率仍然较低；为此，我们提出一种用于BIM模型的轻量化系统、方法、计算机设备及存储介质。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的用于BIM模型的轻量化系统、方法、计算机设备及存储介质。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
用于BIM模型的轻量化系统，包括数据接口、模型拆分模块、分类处理模块、存储模块、坐标标定模块、分析判断模块、LOD轻量化处理模块和压缩转换模块；
所述数据接口用于获取原始标准化BIM模型，同时将处理后的轻量化BIM模型文件进行导出或上传；
所述模型拆分模块用于对所述原始标准化BIM模型进行几何拆分，获取不同类型几何构件；
所述分类处理模块用于遍历所述不同类型几何构件，并对其进行分类，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件，同时只保留一个所述可复用几何构件，将其作为复用几何模板，同时将除复用几何模板外的其他同类可复用几何构件予以删除；
所述坐标标定模块用于标定复用几何模板在BIM模型中其他位置的几何坐标；
所述存储模块用于存储所述复用几何模板以及其在BIM模型中的几何坐标；
所述分析判断模块用于确定判断所述可复用几何构件和不可复用几何构件在所述BIM模型中的细节重要度，并对其进行层级划分，得到分析判断结果；
所述LOD轻量化处理模块用于根据细节重要度对所述不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行不同层级的LOD轻量化处理；
所述压缩转换模块用于将经过LOD轻量化处理模型数据和存储数据进行数据优化压缩，并将转换为统一的JSON文件格式，即形成轻量化BIM模型文件。
进一步地，所述分类处理模块还包括判断模块，所述判断模块用于判断所述不同类型几何构件中是否存在同类构件，同时判断同类构件是否具备复用性。
进一步地，所述坐标标定模块还包括模型坐标系构建模块，用于针对所述BIM模型构建三维坐标系；所述分类处理模块还包括索引构建模块，用于根据所述三维坐标系下复用几何模板在BIM模型中不同位置的几何坐标进行索引构建，形成模板索引表；所述存储模块还用于存储所述模板索引表。
进一步地，所述细节重要度根据以下一个或多个因素确定，其分别为模型可见性、模型与视点间距、模型尺寸、视野中心偏心率、视野深度和固定帧率；所述层级划分按照细节重要度大小对若干个所述不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行层级划分。
进一步地，所述LOD轻量化处理采用边折叠三角网格简化算法实现，其具体过程如下：
S1：确定需折叠的边MN，M为该边的起始顶点，N为终止顶点，由M向N及进行折叠；
S2：根据边坍缩算法确定边折叠代价，计算从点M到点N折叠对整个模型变化的影响系数，并获取所有共用点M、N的mesh网格，利用邻接mesh网格中最远的边作为边界控制条件；
S3：计算从点M出发的所有边折叠代价，得到各个边折叠的边折叠代价集合，获取N点所有邻接边中折叠代价最小的边；
S4：移除点M，删除折叠代价最小的边，以此类推，重新计算折叠代价，逐步删除，同时更新生成新的邻接边，实现基于边折叠的mesh网格简化。
用于BIM模型的轻量化方法，该轻量化方法具体步骤如下：
步骤一：通过数据接口获取原始标准化BIM模型，并对其进行几何拆分，获取不同类型几何构件；
步骤二：遍历所述不同类型几何构件，判断是否存在同类构件，同时按复用性进行分类，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件；
步骤三：只保留一个所述可复用几何构件，将其作为复用几何模板，并将所述复用几何模板在BIM模型中其他位置的几何坐标进行索引构建，同时将除复用几何模板外的其他同类可复用几何构件予以删除；
步骤四：获取不可复用几何构件的几何坐标以及复用几何模板在BIM模型中不同位置的几何坐标，并对其进行细节重要度分析判断，获取分析判断结果；
步骤五：提取分析判断结果，并根据细节重要度对所述不可复用几何构件和进行复用几何模板中的mesh网格进行不同层级的LOD轻量化处理；
步骤六：将经过LOD轻量化处理模型数据和存储数据进行数据优化压缩，并将转换为统一的JSON文件格式，即形成轻量化BIM模型文件。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在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6所述用于BIM模型的轻量化方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述用于BIM模型的轻量化方法的步骤。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
本申请提出的一种用于BIM模型的轻量化系统、方法、计算机设备及存储介质，将原始标准化BIM模型进行几何拆分，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件，其通过可复用几何构件进行模板使用统一及重复构件去重，极大程度上降低了模型体量，并基于细节重要度进行层级划分，最后利用边折叠三角网格简化算法对层级划分后的不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行模型细节分层处理，其相较于现有的BIM模型轻量化方法而言，轻量化效果好，能成功地减少模型加载时间，有效解决BIM模型在存储、传递和运行上的瓶颈。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的用于BIM模型的轻量化系统的整体结构框图；
图2为本发明提出的用于BIM模型的轻量化方法的整体流程图。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，本实施例公开了一种用于BIM模型的轻量化系统，包括数据接口、模型拆分模块、分类处理模块、存储模块、坐标标定模块、分析判断模块、LOD轻量化处理模块和压缩转换模块；
数据接口用于获取原始标准化BIM模型，同时将处理后的轻量化BIM模型文件进行导出或上传；
模型拆分模块用于对原始标准化BIM模型进行几何拆分，获取不同类型几何构件；
分类处理模块用于遍历不同类型几何构件，并对其进行分类，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件，同时只保留一个可复用几何构件，将其作为复用几何模板，同时将除复用几何模板外的其他同类可复用几何构件予以删除；
在本实施例中分该类处理模块还包括判断模块，该判断模块用于判断不同类型几何构件中是否存在同类构件，同时判断同类构件是否具备复用性。
坐标标定模块用于标定复用几何模板在BIM模型中其他位置的几何坐标；
在本实施例中坐标标定模块还包括模型坐标系构建模块，用于针对BIM模型构建三维坐标系；
在本实施例中分类处理模块还包括索引构建模块，用于根据三维坐标系下复用几何模板在BIM模型中不同位置的几何坐标进行索引构建，形成模板索引表；
存储模块用于存储复用几何模板以及其在BIM模型中的几何坐标；
在本实施例中该存储模块还用于存储所述模板索引表；
分析判断模块用于确定判断可复用几何构件和不可复用几何构件在BIM模型中的细节重要度，并对其进行层级划分，得到分析判断结果；
具体的，该细节重要度根据以下一个或多个因素确定，其分别为模型可见性、模型与视点间距、模型尺寸、视野中心偏心率、视野深度和固定帧率；该层级划分按照细节重要度大小对若干个不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行层级划分。
LOD轻量化处理模块用于根据细节重要度对不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行不同层级的LOD轻量化处理；
具体的，该LOD轻量化处理采用边折叠三角网格简化算法实现，其具体过程如下：确定需折叠的边MN，M为该边的起始顶点，N为终止顶点，由M向N及进行折叠；根据边坍缩算法确定边折叠代价，计算从点M到点N折叠对整个模型变化的影响系数，并获取所有共用点M、N的mesh网格，利用邻接mesh网格中最远的边作为边界控制条件；计算从点M出发的所有边折叠代价，得到各个边折叠的边折叠代价集合，获取N点所有邻接边中折叠代价最小的边；移除点M，删除折叠代价最小的边，以此类推，重新计算折叠代价，逐步删除，同时更新生成新的邻接边，实现基于边折叠的mesh网格简化。
压缩转换模块用于将经过LOD轻量化处理模型数据和存储数据进行数据优化压缩，并将转换为统一的JSON文件格式，即形成轻量化BIM模型文件。
参照图2，本实施例公开了一种用于BIM模型的轻量化方法，该轻量化方法具体步骤如下：
步骤一：通过数据接口获取原始标准化BIM模型，并对其进行几何拆分，获取不同类型几何构件；
步骤二：遍历不同类型几何构件，判断是否存在同类构件，同时按复用性进行分类，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件；
步骤三：只保留一个可复用几何构件，将其作为复用几何模板，并将复用几何模板在BIM模型中其他位置的几何坐标进行索引构建，同时将除复用几何模板外的其他同类可复用几何构件予以删除；
步骤四：获取不可复用几何构件的几何坐标以及复用几何模板在BIM模型中不同位置的几何坐标，并对其进行细节重要度分析判断，获取分析判断结果；
步骤五：提取分析判断结果，并根据细节重要度对不可复用几何构件和进行复用几何模板中的mesh网格进行不同层级的LOD轻量化处理；
步骤六：将经过LOD轻量化处理模型数据和存储数据进行数据优化压缩，并将转换为统一的JSON文件格式，即形成轻量化BIM模型文件。
在本实施例中提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现本申请一种用于BIM模型的轻量化方法的步骤；
在本实施例中提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本申请一种用于BIM模型的轻量化方法的步骤。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.用于BIM模型的轻量化系统，其特征在于，包括数据接口、模型拆分模块、分类处理模块、存储模块、坐标标定模块、分析判断模块、LOD轻量化处理模块和压缩转换模块；
所述数据接口用于获取原始标准化BIM模型，同时将处理后的轻量化BIM模型文件进行导出或上传；
所述模型拆分模块用于对所述原始标准化BIM模型进行几何拆分，获取不同类型几何构件；
所述分类处理模块用于遍历所述不同类型几何构件，并对其进行分类，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件，同时只保留一个所述可复用几何构件，将其作为复用几何模板，同时将除复用几何模板外的其他同类可复用几何构件予以删除；
所述坐标标定模块用于标定复用几何模板在BIM模型中其他位置的几何坐标；
所述存储模块用于存储所述复用几何模板以及其在BIM模型中的几何坐标；
所述分析判断模块用于确定判断所述可复用几何构件和不可复用几何构件在所述BIM模型中的细节重要度，并对其进行层级划分，得到分析判断结果；
所述LOD轻量化处理模块用于根据细节重要度对所述不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行不同层级的LOD轻量化处理；
所述压缩转换模块用于将经过LOD轻量化处理模型数据和存储数据进行数据优化压缩，并将转换为统一的JSON文件格式，即形成轻量化BIM模型文件。
2.根据权利要求1所述的用于BIM模型的轻量化系统，其特征在于，所述分类处理模块还包括判断模块，所述判断模块用于判断所述不同类型几何构件中是否存在同类构件，同时判断同类构件是否具备复用性。
3.根据权利要求1所述的用于BIM模型的轻量化系统，其特征在于，所述坐标标定模块还包括模型坐标系构建模块，用于针对所述BIM模型构建三维坐标系；所述分类处理模块还包括索引构建模块，用于根据所述三维坐标系下复用几何模板在BIM模型中不同位置的几何坐标进行索引构建，形成模板索引表；所述存储模块还用于存储所述模板索引表。
4.根据权利要求1所述的用于BIM模型的轻量化系统，其特征在于，所述细节重要度根据以下一个或多个因素确定，其分别为模型可见性、模型与视点间距、模型尺寸、视野中心偏心率、视野深度和固定帧率；所述层级划分按照细节重要度大小对若干个所述不可复用几何构件和复用几何模板中的mesh网格进行层级划分。
5.根据权利要求1所述的用于BIM模型的轻量化系统，其特征在于，所述LOD轻量化处理采用边折叠三角网格简化算法实现，其具体过程如下：
S1：确定需折叠的边MN，M为该边的起始顶点，N为终止顶点，由M向N及进行折叠；
S2：根据边坍缩算法确定边折叠代价，计算从点M到点N折叠对整个模型变化的影响系数，并获取所有共用点M、N的mesh网格，利用邻接mesh网格中最远的边作为边界控制条件；
S3：计算从点M出发的所有边折叠代价，得到各个边折叠的边折叠代价集合，获取N点所有邻接边中折叠代价最小的边；
S4：移除点M，删除折叠代价最小的边，以此类推，重新计算折叠代价，逐步删除，同时更新生成新的邻接边，实现基于边折叠的mesh网格简化。
6.用于BIM模型的轻量化方法，其特征在于，该轻量化方法具体步骤如下：
步骤一：通过数据接口获取原始标准化BIM模型，并对其进行几何拆分，获取不同类型几何构件；
步骤二：遍历所述不同类型几何构件，判断是否存在同类构件，同时按复用性进行分类，划分出可复用几何构件和不可复用几何构件；
步骤三：只保留一个所述可复用几何构件，将其作为复用几何模板，并将所述复用几何模板在BIM模型中其他位置的几何坐标进行索引构建，同时将除复用几何模板外的其他同类可复用几何构件予以删除；
步骤四：获取不可复用几何构件的几何坐标以及复用几何模板在BIM模型中不同位置的几何坐标，并对其进行细节重要度分析判断，获取分析判断结果；
步骤五：提取分析判断结果，并根据细节重要度对所述不可复用几何构件和进行复用几何模板中的mesh网格进行不同层级的LOD轻量化处理；
步骤六：将经过LOD轻量化处理模型数据和存储数据进行数据优化压缩，并将转换为统一的JSON文件格式，即形成轻量化BIM模型文件。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6所述用于BIM模型的轻量化方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求6所述用于BIM模型的轻量化方法的步骤。
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