[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于BIM模型文件的數(shù)據(jù)渲染方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011327455.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112270756B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭翔銘;劉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東匯頤信息技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/10
• 分類號(hào): G06T17/10;G06T15/00;G06T1/20
• 代理公司: 青島致嘉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37236
• 代理人: 高維波

本發(fā)明通過對(duì)BIM模型文件進(jìn)行輕量化處理的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步減少模型數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)傳輸、加載和渲染的速度，對(duì)模型按工作場(chǎng)景進(jìn)一步拆解，按細(xì)分場(chǎng)景組織模型構(gòu)件文件，滿足工程建設(shè)管理的高性能、高場(chǎng)景化的業(yè)務(wù)需求；采用多重LOD用不同級(jí)別的幾何體來(lái)表示物體，距離越遠(yuǎn)加載的模型越粗糙，距離越近加載的模型越精細(xì)，從而在不影響視覺效果的前提下提高顯示效率并降低存儲(chǔ)；批量繪制，提升渲染流暢度：繪制調(diào)用非常耗費(fèi)CPU、并且通常會(huì)造成GPU時(shí)間閑置。本發(fā)明方法按應(yīng)用場(chǎng)景加載和渲染模型構(gòu)件，具備降低服務(wù)器硬件配置要求，減少IO操作頻率，縮短前端用戶的等待時(shí)間，提高用戶體驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程建筑領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，是BIM(Building InformationModeling)技術(shù)的核心部分——三維建筑圖形渲染技術(shù)，具體涉及一種應(yīng)用于BIM模型文件的數(shù)據(jù)渲染方法。

背景技術(shù)

BIM(建筑信息模型)為近年來(lái)建筑信息化領(lǐng)域核心的理念之一，其數(shù)據(jù)的 基礎(chǔ)即為建筑的三維信息模型。相比于傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)、繪圖，BIM技術(shù)全面利 用三維圖形技術(shù)，以建筑物(建筑構(gòu)件、建筑整體)的三維圖形為載體進(jìn)一步掛 接各種建筑信息參數(shù)，形成建筑信息模型，然后進(jìn)行建筑物、甚至構(gòu)件的全生命 周期管理。可以說(shuō)，三維圖形是BIM技術(shù)的肌肉與皮膚，直觀的三維圖形表達(dá)與 處理能有效幫助BIM關(guān)鍵應(yīng)用的落地，實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，譬如建筑模型的可視化、碰撞檢測(cè)、5D虛擬施工等。這些應(yīng)用很難想象在非圖形、或者二維圖形的世界中完成。

目前困擾BIM行業(yè)的模型渲染技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)在于，模型規(guī)模體量龐大，尤其對(duì)于施工階段的模型渲染來(lái)說(shuō)，由于承接了各個(gè)設(shè)計(jì)源端的模型數(shù)據(jù)，包括全樓層、全專業(yè)的模型，數(shù)量相較一般的三維圖形渲染系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其體量早已遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超過了其渲染引擎所能承受的極限。此外，對(duì)于BIM行業(yè)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其模型的 精度也非常重要，即又要保證模型顯示的正確性，也要在細(xì)部觀察時(shí)不能丟失模 型顯示的相關(guān)細(xì)節(jié)。

針對(duì)建筑類的大規(guī)模場(chǎng)景渲染，BIM行業(yè)相關(guān)的設(shè)計(jì)軟件、模型瀏覽軟件以 及渲染引擎，與一般大場(chǎng)景顯示技術(shù)類似，目前做的比較好的也是基于空間索引，進(jìn)行視點(diǎn)動(dòng)態(tài)排序(預(yù)處理)，其致力于場(chǎng)景的空間索引在八叉樹、BVH、BSP樹 (步驟1.1)上，根據(jù)視點(diǎn)變化進(jìn)行視錐剔除、排序，對(duì)整個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行基于視點(diǎn) 和空間索引的動(dòng)態(tài)預(yù)處理之后，進(jìn)行漸進(jìn)顯示，從而獲得比較好的渲染效率和體 驗(yàn)。一般而言，可以通過讓距離視點(diǎn)較近、較大的物體先于其他場(chǎng)景圖元顯示， 從而增強(qiáng)模型的整體顯示視覺效果。但是這種處理方式仍然面臨著如下兩個(gè)問 題：

1、建筑模型的完整性，并非僅能靠遠(yuǎn)近大小來(lái)保證，比如如果切換視點(diǎn)到 軸測(cè)觀察位置，那么一般而言大部分特征為方正的建筑，會(huì)將角落圖元顯示出來(lái) 而非整體，同時(shí)由于樓板等大圖元的存在，導(dǎo)致用戶最先看到的是樓板等圖元， 在模型交互顯示的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)大量殘缺空擋。

2、無(wú)論是視距排序，還是大小排序，都需要按照視點(diǎn)的變化針對(duì)全場(chǎng)景來(lái) 進(jìn)行，這同樣無(wú)疑會(huì)增加動(dòng)態(tài)預(yù)處理時(shí)間，而縮短渲染的時(shí)間預(yù)算。

在限定的帶寬和用戶電腦終端、移動(dòng)終端條件下，數(shù)據(jù)量與耗時(shí)成正比關(guān)系。也正因?yàn)槿绱耍瑸榱朔磻?yīng)建筑工程的實(shí)際原貌，越是精確的建筑工程BIM模型，在數(shù)據(jù)量上也越多，從而帶來(lái)了BIM模型在存儲(chǔ)、傳輸和終端渲染方面的障礙和瓶頸問題。因此，BIM模型超大數(shù)據(jù)量在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用的難題是業(yè)內(nèi)普遍共識(shí)，在很大程度上阻礙了BIM技術(shù)在工程建設(shè)行業(yè)中的應(yīng)用。目前的渲染引擎系統(tǒng)、架構(gòu)和算法，在面對(duì)更大規(guī)模模型的時(shí)候， 都面臨著無(wú)法很好的適應(yīng)和擴(kuò)展的情況，針對(duì)一些更大體量的建筑工程三維模型 的顯示，都存在著諸多瑕疵和不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在針對(duì)現(xiàn)有渲染系統(tǒng)的缺點(diǎn)，提出一種更加具有可擴(kuò)展性、更加高 效的大規(guī)模建筑場(chǎng)景渲染加速方法。

本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種應(yīng)用于BIM模型文件的數(shù)據(jù)渲染方法，其特征在于，包括步驟：