CN115914526A

CN115914526A - 基于云渲染的bim模型可视化方法、装置、设备及介质

Info

Publication number: CN115914526A
Application number: CN202310025853.XA
Authority: CN
Inventors: 梁潇; 白云; 朱紫威; 汪咏琳; 张宏瑞
Original assignee: China Construction Third Engineering Bureau Information Technology Co ltd
Current assignee: China Construction Third Engineering Bureau Information Technology Co ltd
Priority date: 2023-01-09
Filing date: 2023-01-09
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2043-01-09
Also published as: CN115914526B

Abstract

本发明公开一种基于云渲染的BIM模型可视化方法、装置、设备及介质，方法包括：捕获上传的本地文件流；对捕获的文件流进行文件转换，导出转换后的模型数据并进行存储；调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染；将渲染进程中的渲染画面导出到缓冲帧纹理中，以H.264协议进行画面编码形成视频流；输出编码后的视频流并进行解码播放；接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射后驱动场景变换。本发明在云端渲染BIM模型，基于H.264传输视频流和交互事件，实现远程的交互渲染，降低终端性能门槛，便于推广，提高渲染画质，增强安全性，减少网络传输和渲染的等待时间。

Description

基于云渲染的BIM模型可视化方法、装置、设备及介质

技术领域

本发明涉及BIM模型可视化技术领域，具体为一种基于云渲染的BIM模型可视化方法、装置、设备及介质。

背景技术

传统BIM模型只能由专业软件在高性能电脑上打开，缺乏便捷性，尤其是在不具备条件的施工现场很难起到指导作用，因此需要一种支持移动端或平板的BIM模型渲染方法。

现阶段BIM模型的可视化主要有两种途径：

（1）直接使用对应的BIM建模软件打开，存在打开时间长，对设备性能要求高，需要安装专业BIM建模软件的缺点，且大部分建模软件只支持在PC（个人电脑）端的Windows系统中运行，不支持在其他软硬件平台的运行。

（2）使用基于BIM轻量化技术的WebGL（一种网页上的渲染技术）渲染引擎打开，存在传输、渲染时间长，对设备性能要求高、渲染效果差的缺点。

上述两种途径中存在缺点的原因在于，BIM模型具有格式不统一、体量大、复杂性高的特点，且WebGL引擎的功能简单，在浏览器端存在2GB内存使用限制，渲染效果和效率远无法与专业的游戏引擎相比。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于云渲染的BIM模型可视化方法、装置、设备及介质，用以解决上述至少一个技术问题。

根据本发明说明书的一方面，提供一种基于云渲染的BIM模型可视化方法，包括：

捕获上传的本地文件流；

对捕获的文件流进行文件转换，导出转换后的模型数据并进行存储；

调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染；

将渲染进程中的渲染画面导出到缓冲帧纹理中，以H.264协议进行画面编码形成视频流；

输出编码后的视频流并进行解码播放；

接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射后驱动场景变换。

上述技术方案在本地终端捕获文件后上传到云端，由云端对上传的文件流进行转换，得到指定格式的模型文件，并将转换后的模型文件进行保存，以供云端渲染时拉取，这里将模型、属性、大纲等敏感数据均存储在云端且在云端渲染，不会通过网络传输泄露，安全性更高。

上述技术方案基于游戏引擎渲染，实现了更真实的渲染画质。且因为是在云端渲染，其渲染进程可为常驻进程，使用时即连即播，节省了场景的传输和渲染时间，速度更快，拥有更好地用户体验。

上述技术方案由于采用H.264协议传输数据，终端浏览器只需要支持该协议视频解码即可，不需要任何GPU渲染能力的支持，降低了终端使用门槛，丰富了使用的场景。

作为进一步的技术方案，所述方法还包括：

读取本地RVT文件并通过HTTP协议上传；

捕获上传的RVT文件，调用Revit插件进行文件转换并导出模型数据；

将导出的模型数据进行持久化存储。

上述技术方案在终端读取本地RVT文件并通过HTTP协议上传到云端，云端捕获到上传的RVT文件后，驱动Revit插件进行文件的转换，并导出转换后的模型，将转换后模型及其结构化信息进行持久化存储。

可选地，利用Revit插件将模型导出为FBX文件。

作为进一步的技术方案，所述方法还包括：

基于游戏引擎初始化生成场景对象、虚拟相机对象和缓冲帧对象；

读取并加载所需的模型数据，使用虚拟相机对象进行场景渲染，渲染结果传输到缓冲帧对象中；

将缓冲帧对象中的数据以H.264协议进行画面编码，形成编码后的视频流。

上述技术方案调用基于游戏引擎开发的空场景，在运行时根据云端指令参数，读取并加载对应的FBX模型进行渲染，在渲染进程中虚拟相机拍摄到的渲染画面导出到缓冲帧纹理中，以H.264协议进行画面编码形成视频流并传输视频流到终端，终端浏览器只需要支持H.264协议视频解码即可，不需要任何GPU渲染能力的支持，降低了终端使用门槛，丰富了使用的场景。

作为进一步的技术方案，所述方法还包括：

在云端与终端之间建立WebRTC连接，使编码后的视频流能够传输到终端进行解码播放。

作为进一步的技术方案，所述方法还包括：

采集终端的交互事件并上传；

对接收的交互事件进行解析和映射，以作用在场景对象或虚拟相机对象上；

在场景或虚拟相机应用变换后，渲染帧的画面随之变化，输出的视频流也随之变化。

上述技术方案由终端采集交互事件，通过WebSocket协议回传云端，云端在接收到交互事件后，对交互事件进行解析并映射到游戏引擎输入系统的事件中，驱动虚拟相机或场景进行变换，而虚拟相机或场景的变换将触发新一轮的缓冲帧编码和推送，从而实现远程的交互渲染。

根据本发明说明书的一方面，提供一种基于云渲染的BIM模型可视化装置，包括终端和云端，其中，

所述终端包括：文件上传模块，用于读取本地RVT文件并上传到云端；解码播放器模块，用于接收云端输出的视频流并进行解码播放；交互通信模块，用于捕获交互事件并上传到云端；

所述云端包括：云端转换节点，用于对捕获的文件流进行文件转换，导出转换后的模型数据并进行存储；云端渲染节点，用于调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染；将渲染进程中的渲染画面导出到缓冲帧纹理中，以H.264协议进行画面编码形成视频流；输出编码后的视频流并进行解码播放；以及，接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射后驱动场景变换。

上述技术方案在终端和云端之间建立连接，通过终端上传本地文件和交互事件，通过云端渲染BIM模型，并基于H.264传输视频流和交互事件，实现远程的交互渲染，降低终端性能门槛，便于推广，提高渲染画质，增强安全性，减少网络传输和渲染的等待时间。

作为进一步的技术方案，所述云端转换节点包括：转换模块，用于捕获上传的RVT文件，调用Revit插件进行文件转换并导出模型数据；持久化模块，用于提供文件存储和文件流拉取功能。

可选地，所述转换模块调用基于Revit建模软件开发的导出插件（即Revit插件），将模型导出为FBX文件，同时抽取导出文件的结构化信息，包括缩略图、模型大纲、属性等，传输至持久化模块。

可选地，所述持久化模块通过MongoDB大文件表提供文件存储功能，同时基于Nodejs+Express框架构建服务接口，提供文件流拉取功能。

作为进一步的技术方案，所述云端渲染节点包括：渲染模块，用于调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染，以及将渲染进程中的渲染画面导出到缓冲帧纹理中；编码器模块，用于以H.264协议对缓冲帧中的渲染画面进行编码；交互信号处理模块，用于接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射。

可选地，所述游戏引擎采用Unity引擎实现，在Unity插件管理中安装Trilib插件，通过提供的AssetLoader.LoadModelFromUri()函数加载从持久化模块拉取的模型文件。

根据本发明说明书的一方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括处理器、存储器，以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述的基于云渲染的BIM模型可视化方法的步骤。

根据本发明说明书的一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的基于云渲染的BIM模型可视化方法的步骤。

附图说明

图1为根据本发明实施例的基于云渲染的BIM模型可视化方法的流程图。

图2为根据本发明实施例的基于云渲染的BIM模型可视化装置的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明通过在云端渲染BIM模型，基于H.264传输视频流和交互事件的方式，实现了远程的交互渲染。本发明具有以下优势：（1）基于游戏引擎渲染，实现更真实的渲染画质；（2）采用云端渲染，模型、属性、大纲等敏感数据均在云端，不会通过网络传输泄露，更安全；（3）采用H.264协议传输数据，终端浏览器只需要支持该协议视频解码即可，不需要任何GPU渲染能力的支持，降低了终端使用门槛，丰富了使用的场景；（4）由于在云端渲染，因此该渲染进程可为常驻进程，使用时即连即播，节省了场景的传输和渲染时间，速度更快，拥有更好地用户体验；（5）实现了数模分离，即模型Mesh（三角网格）与属性、拓扑大纲的对象化存储，为提供二次开发API（应用接口）提供了数据支撑。

本发明一方面提供一种基于云渲染的BIM模型可视化方法，如图1所示，包括：

步骤1，捕获上传的本地文件流。

在终端通过浏览器访问文件上传页面地址，通过HTTP协议上传RVT文件。这里的RVT文件是利用Revit建模软件的保存格式保存的文件。

步骤2，对捕获的文件流进行文件转换，导出转换后的模型数据并进行存储。

RVT文件上传到云端后，云端程序将调用基于Revit建模软件开发的导出插件将模型导出为FBX文件，同时将导出模型缩略图、模型大纲、属性，并进行持久化存储。

步骤3，调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染。

后台调用基于游戏引擎开发的空场景，在运行时根据云端指令参数，读取并加载对应的FBX模型进行渲染。

步骤4，渲染进程中，将虚拟相机拍摄到的渲染画面导出到缓冲帧纹理中，以H.264协议进行画面编码形成视频流。

步骤5，输出编码后的视频流并进行解码播放。

通过与终端播放器建立的WebRTC连接，渲染节点将画面传输到终端播放器中进行解码播放。

步骤6，接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射后驱动场景变换。

终端对交互事件进行采集，通过WebSocket协议回传到云端。云端收到交互事件的信号后，对其进行解析并映射到游戏引擎输入系统的事件中，驱动相机或场景进行变换。前述动作完成后将触发新一轮的纹理帧编码和推送，详见步骤4。

本发明所述方法包括三个过程：转换过程、渲染过程和交互过程，通过这三个过程，实现整个过程的远程云端渲染和交互逻辑。

在转换过程中，用户在终端浏览器中通过文件上传模块上传本地RVT文件，文件传递到云端后被Revit插件捕获并驱动Revit软件进行文件的转换，转换完成后通过持久化模块进行存储。

具体地，所述文件上传模块读取本地文件并通过HTTP协议进行文件流上传。

可选地，所述文件上传模块通过VUE（一种响应式前端框架）构建前端页面，使用Axios（一种网页通信技术库）的Post（一种网络请求方式）方法读取本地RVT文件并进行上传。

具体地，所述Revit插件负责驱动Revit软件进行模型的转换和结构化信息的抽取。所述持久化模块负责对Revit插件导出的文件和属性、大纲等进行存储。

可选地，所述Revit插件使用C#（基于.Net Framework的高级语言）实现Revit驱动程序，通过Revit 2018 SDK（开发工具包）提供的接口Document.Export()函数实现Revit模型导出FBX到指定路径下的功能，并封装成可执行程序供调用。

可选地，所述持久化模块通过MongoDB（一种非关系型数据库）大文件表提供文件存储功能，同时基于Nodejs（一种Javascript运行环境）+Express（一种服务框架）框架构建服务接口，提供文件流拉取功能。

在渲染过程中，通过游戏引擎初始化生成场景对象、虚拟相机对象、缓冲帧对象。所述场景对象负责从持久化模块拉取转换后的文件数据并进行渲染，所述虚拟相机对象用于当前用户视角的渲染，所述缓冲帧对象用于存储当前画面缓冲帧。所述画面缓冲帧通过编码器模块进行H.264编码，随后通过WebRTC协议传送到终端解码播放器中进行画面放送。

可选地，云端采用Unity引擎进行渲染。

在Unity插件管理中安装Trilib插件，通过提供的AssetLoader.LoadModelFromUri()函数加载从持久化模块拉取的模型文件。

云端为连接的终端分配一个虚拟相机对象。在Unity资源中动态创建RenderTexture（帧缓冲纹理），将虚拟相机的TargetTexture（目标纹理）设为该帧缓冲纹理。

云端通过在Unity中集成VLC（一种多媒体播放器库）库，实现TargetTexture的H.264编码。

进一步地，云端在Unity插件管理中安装com.unity.webrtc包，通过该包提供的方法与终端建立WebRTC链接。通过与终端建立的WebRTC连接，云端将渲染后的画面传输到终端播放器中进行解码播放。

这里的解码播放器位于终端，用于画面帧的解码播放。

可选地，所述解码播放器模块通过集成webrtc.js（一种使用js封装的webrtc协议库）实现与云端编码器模块的连接通信，同时采用集成vlc-player（一种使用js封装的播放器库）的方式实现H.264视频的播放。

在交互过程中，终端的交互通信模块捕获终端交互信号后，通过WebSocket协议传送到云端的交互信号处理模块中进行信号解析和映射，从而作用在场景对象或虚拟相机上。当场景或虚拟相机应用变换后渲染帧的画面也会随即发生变化，从而达到交互驱动场景的作用。

具体地，所述交互通信模块位于终端，用于交互信号的采集和传输。

可选地，所述交互通信模块通过注册浏览器的键盘、鼠标、触摸等事件对输入信号进行捕获和处理，经过JSON（一种数据组织格式）编码后，使用websocket（一种使用js封装的WebRTC协议库）库与服务端交互信号处理模块进行连接通信。

具体地，所述交互信号处理模块位于云端，用于交互信号解析与输入事件的映射。

所述交互信号处理模块在Unity中使用C#运行库System.Net.WebSockets与终端交互通信模块建立连接，并使用System.Serializable库解析JSON对象并进行事件分发。

本发明一方面还提供一种基于云渲染的BIM模型可视化装置，如图2所示，包括终端和云端。

所述终端包括：文件上传模块，用于读取本地RVT文件并上传到云端；解码播放器模块，用于接收云端输出的视频流并进行解码播放；交互通信模块，用于捕获交互事件并上传到云端。

所述文件上传模块通过VUE构建前端页面，使用Axios的Post方法读取本地RVT文件并进行上传。

所述解码播放器模块通过集成webrtc.js实现与云端编码器模块的连接通信，同时采用集成vlc-player的方式实现H.264视频的播放。

所述交互通信模块通过注册浏览器的键盘、鼠标、触摸等事件对输入信号进行捕获和处理，经过JSON编码后，使用websocket库与服务端交互信号处理模块进行连接通信。

所述云端转换节点包括：转换模块，用于捕获上传的RVT文件，调用Revit插件进行文件转换并导出模型数据；持久化模块，用于提供文件存储和文件流拉取功能。

所述转换模块采用Revit插件实现，其使用C#实现Revit驱动程序，通过Revit2018 SDK提供的接口Document.Export()函数实现Revit模型导出FBX到指定路径下的功能，并封装成可执行程序供调用。

所述持久化模块通过MongoDB大文件表提供文件存储功能，同时基于Nodejs+Express框架构建服务接口，提供文件流拉取功能。

所述云端渲染节点包括：渲染模块，用于调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染，以及将渲染进程中的渲染画面导出到缓冲帧纹理中；编码器模块，用于以H.264协议对缓冲帧中的渲染画面进行编码；交互信号处理模块，用于接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射。

所述云端渲染节点采用Unity引擎实现。

所述云端渲染节点为连接的终端分配一个虚拟相机对象。在Unity资源中动态创建Render Texture（帧缓冲纹理），将虚拟相机的TargetTexture（目标纹理）设为该帧缓冲纹理。

所述云端渲染节点在Unity插件管理中安装com.unity.webrtc包，通过该包提供的方法与客户端建立WebRTC链接。

所述云端渲染节点通过在Unity中集成VLC（一种多媒体播放器库）库，实现TargetTexture的H.264编码。

所述云端渲染节点在Unity中使用C#运行库System.Net.WebSockets与终端交互通信模块建立连接，并使用System.Serializable库解析JSON对象并进行事件分发。

本发明一方面还提供一种电子设备，该电子设备可以为工控机、服务器或计算机终端。

所述电子设备包括处理器、存储器，以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行

的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述的基于云渲染的BIM模型可视化方法的步骤。

该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口，其中，存储器可以

包括非易失性存储介质和内存储器。

非易失性存储介质可存储操作系统和计算机程序。该计算机程序包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器执行任意一种基于云渲染的BIM模型可视化方法。

处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个电子设备的运行。内存储器为非易失性存储介质中的计算机程序的运行提供环境，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行任意一种基于云渲染的BIM模型可视化方法。

该网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。

应当理解的是，处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，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。其中，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。

其中，在一个实施例中，所述处理器用于运行存储在存储器中的计算机程序，以实现

如下步骤：

捕获上传的本地文件流；

输出编码后的视频流并进行解码播放；

本发明一方面还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的基于云渲染的BIM模型可视化方法的步骤。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims

1.基于云渲染的BIM模型可视化方法，其特征在于，包括：

捕获上传的本地文件流；

输出编码后的视频流并进行解码播放；

2.根据权利要求1所述基于云渲染的BIM模型可视化方法，其特征在于，所述方法还包括：

读取本地RVT文件并通过HTTP协议上传；

将导出的模型数据进行持久化存储。

3.根据权利要求2所述基于云渲染的BIM模型可视化方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述基于云渲染的BIM模型可视化方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述基于云渲染的BIM模型可视化方法，其特征在于，所述方法还包括：

采集终端的交互事件并上传；

6.基于云渲染的BIM模型可视化装置，其特征在于，包括终端和云端，其中，

7.根据权利要求6所述基于云渲染的BIM模型可视化装置，其特征在于，所述云端转换节点包括：转换模块，用于捕获上传的RVT文件，调用Revit插件进行文件转换并导出模型数据；持久化模块，用于提供文件存储和文件流拉取功能。

8.根据权利要求6所述基于云渲染的BIM模型可视化装置，其特征在于，所述云端渲染节点包括：渲染模块，用于调用基于游戏引擎开发的空场景，根据接收的云端指令参数，从存储的模型数据中加载对应的模型数据并进行渲染，以及将渲染进程中的渲染画面导出到缓冲帧纹理中；编码器模块，用于以H.264协议对缓冲帧中的渲染画面进行编码；交互信号处理模块，用于接收捕获的交互事件，对交互事件进行解析和映射。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、存储器，以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的基于云渲染的BIM模型可视化方法的步骤。

10.一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，其中所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的基于云渲染的BIM模型可视化方法的步骤。