[發明專利]一種從建筑草圖BIM模型中提取建筑構件的方法

有效

• 申請號: 202011223955.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN113158283B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 周小平
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06T17/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種從建筑草圖BIM模型中提取建筑構件的方法，其特征在于，包括：

基于工業基礎類IFC標準從建筑物的草圖BIM中提取出IfcRepresentationItem對象，根據IfcRepresentationItem對象將草圖BIM模型分割為多個幾何圖元；

使用三角形-三角形交互作用測試檢測所述多個幾何圖元中任意兩個幾何圖元之間的連通性；

將具有連通性的兩個幾何圖元用一條邊連接，構建連接圖；

從所述連接圖的葉子節點出發，聚合幾何圖元形成可復用BIM建筑構件；

所述的從建筑物的草圖建筑信息模型BIM的工業基礎類IFC文件中提取出IfcRepresentationItem對象，包括：

設草圖BIM模型M_P具有一個構件ep，M_P＝ep＝{g₁(ep)，g₂(ep)，g₃(ep)，...，g_p(ep)}，其中p表示M_P中的幾何圖形的數量，g_p(ep)表示第p個幾何圖形；

設幾何圖形由IfcRepresentationItem對象描述，IfcRepresentationItem具有四個子類：IfcGeometricRepresentationItem、IfcMappedItem、IfcStyledItem和IfcTopologicalRepresentationItem，對草圖BIM模型M_P進行圖形級的分割，在計算出草圖BIM模型中定義了所有3D形狀的IfcProduct對象，得到了IfcProductRepresentation對象，通過所述IfcProductRepresentation對象的第三個屬性返回一組定義IfcProduct對象的IfcRepresentation對象，對于每個IfcRepresentation對象，將相應地捕獲一組IfcRepresentationItem對象，圖形級分割分別輸出所有的IfcRepresentationItem對象，從而將M_P分割為幾何圖形g₁(ep)，g₂(ep)，g₃(ep)，...，g_p(ep)；

所述的方法包括：

在草圖BIM模型中，所有3D形狀僅被分組為一個構件，從草圖BIM模型M_P中提取所有構件被定義為：

其中E是已識別的構件，|E|表示已識別構件的數量，|e|是e中的幾何圖形的數量，|M_P|-∑_e∈E|e|表示無法識別的幾何圖形；

所述的使用三角形-三角形交互作用測試檢測所述多個幾何圖元中任意兩個幾何圖元之間的連通性，包括：

采用并行三角剖分方案將所有3D形狀的幾何圖形都轉換為三角形網格，用一組三角形網格表示幾何圖形g，g＝t₁(g)，t₂(g)，...}，其中t_i(g)表示g中的第i個三角形，在3D環境中，將兩個幾何圖形g₁和g₂之間的連接檢測問題轉變成三角形與三角形相交的測試問題：

其中t_i∧t_j表示t_i和t_j相交；

給定兩個三角形t₁和t₂，它們的三個頂點分別表示為和π₁和π₂是t₁和t₂所在的平面；

其中是π₂中的任意點

通過以下公式計算從t₁的三個頂點到π₂的距離

如果均為正或負，則t₁位于π₂的一側，t₁和t₂不相交；否則，t₁和t₂相交；

一旦g₁中的任一個三角形與g₂中的任一個三角形相交，則g₁與g₂連接，如果g₁中的所有三角形均不與g₂中的任何三角形相交，則g₁不連接至g₂；

所述的從所述連接圖的葉子節點出發，聚合幾何圖元形成可復用BIM建筑構件，包括：

在連接圖中，每個節點表示一個幾何圖形，節點的度數表示其鄰居數，如果某個幾何圖形g與其他h個幾何圖形幾何連接，則幾何圖形g的度deg(g)＝h；

首先執行以下處理步驟，識別出連接圖中的一度節點對應的BIM建筑構件：

(1)如果識別出連接圖中的一度節點g_c，令g_n為一度節點g_c的唯一鄰居，如果deg(g_n)＝1，則通過對g_c和g_n進行分組來構造新的幾何圖形g_t，g_t＝{g_c，g_n}，如果g_t無法識別，則將g_c作為識別出的BIM建筑構件輸出，并將g_c從連通性圖中刪除；

(2)如果無法識別出連接圖中的一度節點g_c，則將g_c合并到其鄰居g_n中，并將g_c從連通性圖中刪除，g_n＝{g_n，g_c}；

(3)迭代步驟(1)和(2)，直到連接圖中不存在一度節點；

(4)如果連接圖不為空，則從連接圖中刪除幾何圖形g_l覆蓋自頂向下投影中的最大區域，即3D環境中的X-Z平面；

(5)將所有剩余的幾何圖形與g_l合并為一個待識別三維幾何圖形，使用物體識別算法檢測所述待識別三維幾何圖形的可識別性，將可識別的幾何圖形視為可復用的BIM建筑構件，從連接圖中刪除識別出的可復用的BIM建筑構件所包含的幾何圖元；

重復步驟(4)和(5)，直至所述連接圖中不存在幾何圖元。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括：

根據所識別的結構構件創建IFC子文件，每個IFC子文件都表示一個已識別的構件，將原始IFC文件轉換為幾個IFC子文件，將各個IFC子文件導入BIM設計工具中。