CN117475109B - 基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法、装置及介质，方法包括：制备三维场景的几何拉伸体；基于制备的几何拉伸体进行模型切割；对切割后模型进行网格编码；基于网格编码后的模型进行流水段划分。本发明通过三维拉伸体构建切割面，在三维轻量化引擎中对BIM模型进行切分、补面、属性依附导出、导入操作，实现了三维模型流水段划分，在不更改原始BIM模型的基础上实现了更小的施工管理粒度需求。
Description
技术领域
本发明涉及三维模型设计技术领域，具体涉及一种基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法、装置及介质。
背景技术
在工程项目中，一般会在施工初期将项目划分为若干施工流水段，方便组织流水作业。然而BIM模型通常在设计阶段创建，此时并不会考虑施工情况（例如施工阶段楼板需分阶段浇筑，而设计阶段的楼板却是一整块），从而导致模型的构件颗粒度太粗，无法延用到施工阶段，需要重新搭建施工模型，费时费力。
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拉伸体几何切割的模型流水段划分方法、装置及介质，通过三维拉伸体构建切割面，在三维轻量化引擎中对BIM模型进行切分、补面、属性依附导出、导入操作，实现了三维模型流水段划分，在不更改原始BIM模型的基础上实现了更小的施工管理粒度需求。
根据本发明说明书的一方面，提供一种基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法，包括：
制备三维场景的几何拉伸体，进一步包括：按序拾取拉伸范围内若干顶点，并进行平面高度对齐；复制底部坐标偏移给定高度，生成上表面点串和下表面点串；基于生成的上表面点串和下表面点串，分别构造上表面和下表面的三角网格；按序连接上下表面的顶点，构造侧边三角网格；基于上表面三角网格、下表面三角网格及侧边三角网格，形成拉伸体网格；
基于制备的几何拉伸体进行模型切割；
对切割后模型进行网格编码；
按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分，形成独立的流水段模型。
作为进一步的技术方案，在形成拉伸体网格后，还包括：
通过包围盒相交测试排除未相交构件；
遍历相交构件，并依次与拉伸体网格进行布尔运算，得到切割后网格体。
作为进一步的技术方案，对切割后模型进行网格编码，进一步包括：对切割后模型所涵盖的每个构件ID分别进行重新编码，得到切割后模型所形成的新几何体的ID。
作为进一步的技术方案，所述方法还包括：将形成的新几何体导出并保存。
作为进一步的技术方案，按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分时，进一步包括：
加载保存的新几何体，根据新几何体的ID索引原始构件ID，并隐藏原始构件。
根据本发明说明书的一方面，提供一种基于拉伸体几何切割的模型流水段划分装置，包括：
制备模块，用于制备三维场景的几何拉伸体，进一步包括：按序拾取拉伸范围内若干顶点，并进行平面高度对齐；复制底部坐标偏移给定高度，生成上表面点串和下表面点串；基于生成的上表面点串和下表面点串，分别构造上表面和下表面的三角网格；按序连接上下表面的顶点，构造侧边三角网格；基于上表面三角网格、下表面三角网格及侧边三角网格，形成拉伸体网格；
切割模块，用于基于制备的几何拉伸体进行模型切割；
编码模块，用于对切割后模型进行网格编码；
划分模块，用于按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分，形成独立的流水段模型。
根据本发明说明书的一方面，提供一种计算机存储介质，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所述的基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明基于几何拉伸体对BIM模型进行裁切，使得粗粒度的设计模型在施工阶段亦能进行更细粒度的划分，满足施工指导要求。
本发明对切面使用三角剖分，构造封闭网格面，使得模型在剖切后呈现出平滑封闭的外观，提供更好的视觉效果，为后续在剖面中应用诸如纹理、热力分析提供支撑。
本发明采用数模分离技术，通过ID映射属性，在保留原始构件ID基础上进行二次编码，根据字符串分割规则可以检索到原有对象ID，从而获取原始属性或通过正则表达式匹配所有相同父对象的切分子构件。
附图说明
图1为根据本发明实施例的基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法的流程示意图。
图2为根据本发明实施例的制备几何拉伸体的流程示意图。
图3为根据本发明实施例的三角网格重建示意图。
具体实施方式
传统轻量化引擎常通过剖切盒或旋转剖切盒对三维模型进行剖切操作，但其局限于立体盒子的形状，无法满足大部分剖切场景需求，且由于此项功能的设计是为了通过剖切对内部进行查看，剖面往往不封闭。由于是从图形学角度进行剖切，未从几何角度进行剖切，也无法独立导出保存以期后续使用。更谈不上BIM属性的继承，以及剖切构件与父构件的关系的留存。
针对上述问题，本发明提供一种方法，通过三维拉伸体构建切割面，在三维轻量化引擎中对BIM模型进行切分、补面、属性依附导出、导入操作实现了流水段划分，在不更改原始BIM模型的基础上实现了更小的施工管理粒度需求。
在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，例如步骤1，步骤2等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细地说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例1
本实施例介绍一种基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法，如图1所示，包括：
步骤1，制备三维场景的几何拉伸体。
需要说明的是，这里的三维场景不局限于BIM三维模型，还可以应用于其他地质勘探、场元分析等领域的三维模型。
如图2所示，制备三维场景的几何拉伸体的步骤，进一步包括：
步骤1.1，按序拾取拉伸范围内若干顶点，并进行平面高度对齐。
步骤1.2，复制底部坐标偏移给定高度，生成上表面点串和下表面点串。
步骤1.3，基于生成的上表面点串和下表面点串，分别构造上表面和下表面的三角网格。
步骤1.4，按序连接上下表面的顶点，构造侧边三角网格。
步骤1.5，基于上表面三角网格、下表面三角网格及侧边三角网格，形成拉伸体网格。
具体来说，设三维场景满足右手坐标系（X朝左，Y朝上，Z朝屏幕外），在三维场景中进行鼠标点击拾取操作，按序提取n个顶点Vi=（Xi,Yi,Zi）其中，Vi代表第i个顶点，i从0开始计数。从所有提取顶点中寻找Y值最小（高度最低）的顶点，高度记为Ymin，并对所有Vi的Y值进行覆盖操作，此步骤使得所有顶点均处于统一平面上。
通过earcut.js库的德洛内剖分算法对顶部和底部平面做三角网格重建，通过设定的拉伸高度H构造拉伸体侧边。
构造方法为：
首先，创建顶点，将这些平面上的顶点Vi复制，对于每个顶点Vi，创建一个对应的顶点Vi′，位置与Vi相同，但高度向上偏移H。
然后，构建侧面，将这些复制后的顶点Vi′与原始顶点Vi按Vi，Vi+1’,Vi’与Vi，Vi+1，Vi+1’顺序依次配对。当i等于n时，即首尾链接部分按Vn，V0’,V0与Vn，V0，V0’组成三角网格。
如图3所示，0≤i≤1时，三角形构造方式为：（Vi，Vi+1’，Vi’）、（Vi，Vi+1，Vi+1’）。i=n（首尾相连）时，三角形的构造方式为：（Vi，V0’，V0）、（Vi，V0，V0’）。
将所有三角面构建Geometry后得到拉伸体网格体（以下简称ExtrudeMesh）。
需要说明的是，earcut.js库中用于三角剖分的算法很多，这里选用德洛内（Delaunay）剖分算法仅作为示例说明，不用于对本发明实施方式的限制。
步骤2，基于制备的几何拉伸体进行模型切割。
首先，对指定构件集合或全体场景遍历包围盒，排除与ExtrudeMesh包围盒不相交构件，提高剖切效率。
然后，遍历有相交部分的构件集合，利用CSG.js库将构件几何体G与ExtrudeMesh进行布尔运算，即G-ExtrudeMesh（表示差集Subtraction），即可得到切割后模型。
步骤3，对切割后模型进行网格编码。
在得到切割模型后，对模型的属性进行处理。由于轻量化引擎采用了数模分离技术，即属性与网格通过对象ID进行映射。因此，新几何体的ID将采用原构件ID加特定分隔符如（“-”）再加6位随机字符串（字符库范围为0~9，A~Z，a~z，规模为百亿重复情况可忽略不计）拼接而成。
通过上述方法，可追溯到原始ID并进行属性检索和代入，在划分流水段时可使用新对象的ID映射流水段施工信息。
步骤4，按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分，形成独立的流水段模型。
由于原始几何体切分完成后已经是一个独立于原始对象的新对象，因此可方便的采用如OBJ、FBX等方式进行导出，在外部存储。
场景还原时加载该模型，根据ID检索原始对象ID，进行隐藏操作即可。
根据字符串分割规则检索原有对象ID，可获取原始属性或通过正则表达式匹配所有相同父对象的切分子构件。
在实际应用中，项目负责人会在施工初期将项目划分为若干施工流水段，方便组织流水作业，但是现有技术无法为更细粒度的施工流水段提供独立的模型，因此，本实施例通过将BIM模型进行几何拉伸体的制备、切割及编码，在需要进行流水段切分时，按照目标流水段的边缘对处理后的模型进行切分，且切分后新老构件之间关系及新构件继承的属性是明确的，能够实现更细粒度的流水段划分。
实施例2
与实施例1基于相同的发明构思，本实施例介绍一种基于拉伸体几何切割的模型流水段划分装置，包括：
制备模块，用于制备三维场景的几何拉伸体，进一步包括：按序拾取拉伸范围内若干顶点，并进行平面高度对齐；复制底部坐标偏移给定高度，生成上表面点串和下表面点串；基于生成的上表面点串和下表面点串，分别构造上表面和下表面的三角网格；按序连接上下表面的顶点，构造侧边三角网格；基于上表面三角网格、下表面三角网格及侧边三角网格，形成拉伸体网格；
切割模块，用于基于制备的几何拉伸体进行模型切割；
编码模块，用于对切割后模型进行网格编码；
划分模块，用于按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分，形成独立的流水段模型。
实施例3
与其它实施例基于相同的发明构思，本实施例介绍一种计算机存储介质，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所述的基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法的步骤。
综上实施例，本发明基于几何拉伸体对BIM模型进行裁切，使得粗粒度的设计模型在施工阶段亦能进行更细粒度的划分，满足施工指导要求。
本发明对切面使用三角剖分，构造封闭网格面，使得模型在剖切后呈现出平滑封闭的外观，提供更好的视觉效果，为后续在剖面中应用诸如纹理、热力分析提供支撑。
本发明采用数模分离技术，通过ID映射属性，在保留原始构件ID基础上进行二次编码，根据字符串分割规则可以检索到原有对象ID，从而获取原始属性或通过正则表达式匹配所有相同父对象的切分子构件。
除了建筑信息领域的BIM模型，其他领域的模型，基于本发明的模型切分方法同样可实现独立部位的裁切与导出，且裁切面完整闭合，适用于地质勘探，场元分析等。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (5)
1.基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法，其特征在于，包括：
制备三维场景的几何拉伸体，进一步包括：按序拾取拉伸范围内若干顶点，并进行平面高度对齐；复制底部坐标偏移给定高度，生成上表面点串和下表面点串；基于生成的上表面点串和下表面点串，分别构造上表面和下表面的三角网格；按序连接上下表面的顶点，构造侧边三角网格；基于上表面三角网格、下表面三角网格及侧边三角网格，形成拉伸体网格；
基于制备的几何拉伸体进行模型切割；
对切割后模型进行网格编码；对切割后模型所涵盖的每个构件ID分别进行重新编码，得到切割后模型所形成的新几何体的ID；新几何体的ID采用原构件ID加分隔符再加六位随机字符串拼接而成；
按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分，加载保存的新几何体，根据新几何体的ID索引原始构件ID，并隐藏原始构件，形成独立的流水段模型。
2.根据权利要求1所述基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法，其特征在于，在形成拉伸体网格后，还包括：
通过包围盒相交测试排除未相交构件；
遍历相交构件，并依次与拉伸体网格进行布尔运算，得到切割后网格体。
3.根据权利要求1所述基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法，其特征在于，所述方法还包括：将形成的新几何体导出并保存。
4.基于拉伸体几何切割的模型流水段划分装置，其特征在于，包括：
制备模块，用于制备三维场景的几何拉伸体，进一步包括：按序拾取拉伸范围内若干顶点，并进行平面高度对齐；复制底部坐标偏移给定高度，生成上表面点串和下表面点串；基于生成的上表面点串和下表面点串，分别构造上表面和下表面的三角网格；按序连接上下表面的顶点，构造侧边三角网格；基于上表面三角网格、下表面三角网格及侧边三角网格，形成拉伸体网格；
切割模块，用于基于制备的几何拉伸体进行模型切割；
编码模块，用于对切割后模型进行网格编码；对切割后模型所涵盖的每个构件ID分别进行重新编码，得到切割后模型所形成的新几何体的ID；新几何体的ID采用原构件ID加分隔符再加六位随机字符串拼接而成；
划分模块，用于按照目标流水段的边缘对网格编码后的模型进行切分，加载保存的新几何体，根据新几何体的ID索引原始构件ID，并隐藏原始构件，形成独立的流水段模型。
5.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的基于拉伸体几何切割的模型流水段划分方法的步骤。
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