[發明專利]基于頂點重要度的二次誤差度量邊折疊BIM輕量化方法

在審

• 申請號: 202210826384.7
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115345988A
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 張挺;郭煜釩;詹昌洵;楊丁穎;黃迎春
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 徐歡

本發明公開了一種基于頂點重要度的二次誤差度量邊折疊BIM輕量化方法，方法對BIM幾何模型使用基于二次誤差度量的邊折疊算法進行三維網格簡化,得到滿足簡化要求的三維幾何模型；并且考慮三維模型尤其是三維建筑模型在三角網格中的過簡化問題，在二次誤差度量的基礎上引入了頂點重要度與模型特征因子作為約束因子；本發明有益效果是：能夠有效改善BIM模型的存儲和傳輸問題，既保證簡化模型同初始模型在幾何上盡可能相似，又能較好地保留初始模型的各部分特征。

技術領域

本發明涉及圖像重構領域，尤其涉及一種基于頂點重要度的二次誤差度量邊折疊BIM輕量化方法。

背景技術

BIM(建筑信息模型)由專業的建模軟件建立，模型集成了建筑物的全部工程信息或數據，使之應用與工程項目的不同階段，達到工程信息靈活共享與傳遞的目的。伴隨著互聯網的發展，越來越多的BIM用戶希望在Web端直接瀏覽三維模型。

傳統的BIM應用程序都基于桌面客戶端，且需要較高的計算機配置：高頻CPU、大內存、獨立顯卡。在從桌面端走向Web端、移動端的過程中，由于受瀏覽器計算能力和內存限制等方面的影響，基于桌面的對模型的數據組織和消費方式必須做出相應調整，即需要更多的使用三維模型輕量化技術對模型進行深度處理。

目前主流的輕量化方法包含數模分離和三維幾何數據輕量化處理這兩方面。BIM模型包含三維幾何數據和模型結構屬性等非幾何數據兩部分。

首先，WebGL輕量化BIM引擎需要將幾何數據和非幾何數據進行拆分。通過這樣的處理，原始BIM模型文件中約20％-50％的非幾何數據會被剝離出去，輸出為數據文件供BIM應用開發使用。剝離非幾何數據后剩下的三維幾何數據，需要進一步輕量化處理優化，以降低三維幾何數據量，節約客戶端電腦的渲染計算量，從而提高BIM模型下載、渲染和功能處理的速度。三維幾何數據優化這塊，一般采取的方案包括：通過采用參數化或三角化的描述手段來降低三維幾何數據的數據文件大小；相似性算法減少構件存儲量；構建符合場景遠近原則的多級構件組織體系。

現有的輕量化方法為實現模型在Web端、移動端的快速傳遞和加載，主要通過模型減面、數據分離等方法來減少BIM模型的模型文件大小。

目前常用的網格簡化算法如體積平方和度量算法、二次誤差度量算法等單指標算法，容易形成誤差積累，且大多沒有考慮網格模型的細節特征，忽略網格質量和邊界的影響，在簡化模型的同時容易丟失模型的幾何特征，高簡化率下模型過于平滑。類曲率特征度算法和能量函數算法等多指標算法引入了描述網格特征的參數，但其大多參數需要根據經驗設定，對于尖銳特征和平坦區域組成的模型進行簡化時效果并不明顯。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種基于頂點重要度的二次誤差度量邊折疊BIM輕量化方法，包括以下步驟：

S1、根據實際需求的重要程度將BIM模型劃分為三個的重要等級，并將不同重要程度構件分別導出為各個obj文件；

S2、計算各重要程度構件的簡化率；

S3、獲取各個obj文件中模型的點、面數據，生成網格模型，并計算網格模型中各三角面片的面法向量和頂點法向量；

S4、根據各三角面片的面法向量和頂點法向量，計算與網格模型中各頂點相接的每個面的面片重要度；

S5、根據每個面的面片重要度，計算網格模型中每個頂點的重要度；

S6、構造網格模型的二次誤差度量矩陣；

S7、根據二次誤差度量矩陣確定折疊邊的折疊點坐標，并計算折疊點對應邊的誤差度量值；

S8、對各邊的誤差度量值進行最小堆排序；

S9、選擇折疊誤差最小的邊進行邊折疊操作；