[發(fā)明專利]基于Web3D的建筑信息模型輕量級可視化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810748679.0
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN109145366B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳華中;劉陽;關(guān)峰;劉瀟龍;周星光;周波
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.基于Web3D的建筑信息模型輕量級可視化方法，其特征在于，通過借助IFC標(biāo)準(zhǔn)對建筑物構(gòu)件的定義，解析建筑物構(gòu)件的外形、屬性和位置信息，得到整個建筑場景的可視化信息，并結(jié)合WebGL圖形庫，完成對建筑信息模型的輕量可視化顯示，所述方法包括如下步驟：

(1)解析符合IFC標(biāo)準(zhǔn)的EXPRESS語言描述文件，獲取BIM實(shí)體和層次結(jié)構(gòu)；

(2)從符合IFC標(biāo)準(zhǔn)的EXPRESS語言描述文件中提取三維可視化信息；

(3)計算每個建筑物構(gòu)件的位置旋轉(zhuǎn)矩陣；

(4)轉(zhuǎn)換建筑信息模型的幾何外形表達(dá)；

(5)構(gòu)建基于建筑物室內(nèi)外空間劃分與多叉樹森林的混合空間索引；

(6)利用視域剔除、遮擋剔除、多線程和緩存管理技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件數(shù)據(jù)調(diào)度，完成瀏覽器端對建筑信息模型的輕量可視化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Web3D的建筑信息模型輕量級可視化方法，其特征在于，步驟(1)中，具體實(shí)現(xiàn)過程包括：IFC是通用的BIM模型文件數(shù)據(jù)格式，EXPRESS是IFC Schema使用的數(shù)據(jù)建模語言，它使用面向?qū)ο蟮睦砟詈捅磉_(dá)方式，描述實(shí)體與實(shí)體之間的繼承和派生關(guān)系；用EXPRESS語言描述的IFC文件格式規(guī)范，其中規(guī)定了每個實(shí)體的名字、成員、繼承關(guān)系，還規(guī)定了基本數(shù)據(jù)類型，函數(shù)和功能；通過“SUBTYPE OF”，即“子類型”關(guān)鍵字找到其繼承關(guān)系，并找到每個成員的名字和類型，從而通過對EXPRESS語言描述文件解析，得到BIM實(shí)體和實(shí)體之間的邏輯層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，并將結(jié)果存在一個新的IFC文件里。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Web3D的建筑信息模型輕量級可視化方法，其特征在于，步驟(2)中，具體實(shí)現(xiàn)過程包括：

第一步，針對IFC文件的數(shù)據(jù)部分逐行解析，將每一行的對象編號、對象名和對象內(nèi)容數(shù)組提取出來，將對象內(nèi)容數(shù)組分別用JavaScript語言中對應(yīng)的字符串、實(shí)數(shù)、整形、數(shù)組、對象類型進(jìn)行存儲；

第二步，將IFC文件內(nèi)在的對象與對象之間隱含的結(jié)構(gòu)信息，轉(zhuǎn)化為JavaScript定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保存，具體是：根據(jù)計算機(jī)圖形學(xué)知識和IFC說明文檔，歸納IFC對于三維可視化信息的組織結(jié)構(gòu)，將IFC文件的可視化信息解析出來，并存儲在樹狀結(jié)構(gòu)中；將提取出來的信息存儲在新的IFC文件中，在IFC文件中通過遞歸定義相對坐標(biāo)系來描述三維物體的位置和三維旋轉(zhuǎn)姿態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Web3D的建筑信息模型輕量級可視化方法，其特征在于，步驟(3)中，具體實(shí)現(xiàn)過程包括：

IFC文件是通過遞歸定義相對坐標(biāo)系來描述三維物體的位置和三維旋轉(zhuǎn)姿態(tài)的，即樓層的位置旋轉(zhuǎn)是在建筑物的相對坐標(biāo)系中定義的，三維物體的位置旋轉(zhuǎn)是在樓層的相對坐標(biāo)系中定義的，其中每個相對坐標(biāo)系是通過x、y、z三條坐標(biāo)軸和原點(diǎn)位置定義的；Threejs圖形引擎則需要世界坐標(biāo)系下的位置旋轉(zhuǎn)矩陣才能繪制三維信息，因此，需要將IFC文件中對于三維物體的遞歸定位轉(zhuǎn)化為三維物體在世界坐標(biāo)系下的位置旋轉(zhuǎn)矩陣；

算法描述：將IFC中的遞歸定位轉(zhuǎn)化為世界坐標(biāo)系下的位置旋轉(zhuǎn)矩陣；

輸入：三維物體當(dāng)前的定位信息，IFC文件中導(dǎo)出的定位信息哈希表；

輸出：在世界坐標(biāo)系下，三維物體的位置旋轉(zhuǎn)4x4矩陣；

算法步驟如下：

第一步，建立一個棧；從三維物體的相對坐標(biāo)系出發(fā)，遞歸地將其所參照的相對坐標(biāo)系，包括原點(diǎn)位置、Z軸朝向、X軸朝向，順次壓入棧中；

第二步，出棧操作，將每個元素轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系下的位置旋轉(zhuǎn)4x4矩陣；世界坐標(biāo)系M表示4x4矩陣，相對坐標(biāo)系newM，包括newZ、newX、newO；

相對坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系的步驟：

1)求出new Z軸{0,0,1}到newZ的旋轉(zhuǎn)過渡矩陣M1；

2)令newM的旋轉(zhuǎn)部分乘以M1，則newM的X軸等于{1,0,0}*M1，記為X；

3)求出X到newX的旋轉(zhuǎn)過渡矩陣M2；

4)返回4x4矩陣M，M的旋轉(zhuǎn)矩陣為M1*M2，M的位置矩陣為newO。

通過上述算法，把IFC中對于三維物體的位置和旋轉(zhuǎn)朝向轉(zhuǎn)化為世界坐標(biāo)系下的4x4矩陣。