[發(fā)明專利]一種多級分類的BIM模型智能輕量化處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310043010.2
• 申請日: 2023-01-28
• 公開（公告）號: CN116030231A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設計）人: 馬國偉;楊萌;黃軼淼;董威
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20;G06V10/764;G06T17/05
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 張國榮

1.一種多級分類的BIM模型智能輕量化處理方法，其特征在于，該方法包括下述幾個步驟：

步驟一：將一個完整的基于Autodesk?Revit軟件建立的BIM模型進行屬性信息與幾何模型信息分離處理，將屬性信息存入獨立的數(shù)據(jù)庫中，將幾何模型信息另存為獨立的Revit文件，并通過幾何模型中構(gòu)件的ID與對應的屬性信息數(shù)據(jù)庫進行關(guān)聯(lián)；

步驟二：根據(jù)屬性信息，對幾何模型中的構(gòu)件進行多級分類，并判斷各子類別文件中的各構(gòu)件是否包含圓弧面，獲取每一個子類別文件中包含圓弧面的構(gòu)件的每一個圓弧面的幾何特征參數(shù)；

步驟三：建立建筑模型構(gòu)件的圓弧面最優(yōu)減面系數(shù)分類模型

步驟3.1以圓弧面的角度、半徑和高度作為幾何特征參數(shù)，在Autodesk?Revit軟件中依據(jù)特征參數(shù)值繪制對應的BIM模型，然后將BIM模型依據(jù)不同減面系數(shù)轉(zhuǎn)換成glTF格式，當多邊形相鄰兩邊夾角大于或等于156°時，此時的減面系數(shù)即為該組幾何特征參數(shù)的最優(yōu)減面系數(shù)，將其作為該組幾何特征參數(shù)的分類標簽；依次獲取每一組幾何特征參數(shù)的分類標簽，得到數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫中的一條數(shù)據(jù)為圓弧面的角度、半徑和高度，以及對應的分類標簽；將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)隨機不重復的按數(shù)量8:2分為訓練集和測試集；

步驟3.2建立圓弧面最優(yōu)減面系數(shù)分類模型

在梯度提升決策樹算法的基礎上建立圓弧面最優(yōu)減面系數(shù)分類模型，并使用網(wǎng)格搜索與交叉驗證方法進行超參數(shù)尋優(yōu)；用步驟3.1中得到的訓練集中的幾何特征參數(shù)X作為梯度提升決策樹的輸入變量，最優(yōu)減面系數(shù)Y作為期望輸出，建立梯度提升決策樹預測模型；在建模時，選取超參數(shù)決策樹數(shù)量M的集合、學習率v的集合以及每棵決策樹最大葉子節(jié)點數(shù)J的集合，利用網(wǎng)格搜索技術(shù)遍歷所有可能的超參數(shù)組合，根據(jù)最小對數(shù)損失準則，對于訓練集中的數(shù)據(jù)采用5折交叉驗證方法確定模型的最優(yōu)參數(shù)，得到圓弧面最優(yōu)減面系數(shù)分類模型；

步驟3.3利用測試集對步驟3.2中得到的圓弧面最優(yōu)減面系數(shù)分類模型進行測試，當準確率大于0.9時，即驗證該分類模型為有效模型；

步驟四：將步驟二中的每一個子類別文件中包含圓弧面的構(gòu)件的每一個圓弧面的幾何特征參數(shù)輸入到步驟三中驗證為有效的分類模型中，得到每一個圓弧面的最優(yōu)減面系數(shù)預測值，并計算每一個構(gòu)件的減面系數(shù)，一個構(gòu)件的減面系數(shù)K的計算方法為：

其中，K是賦予一個構(gòu)件的減面系數(shù)；n是含圓弧面構(gòu)件上圓弧面的數(shù)量；

步驟五：根據(jù)步驟四中計算得到的每一個構(gòu)件的減面系數(shù)，將步驟一中的基于Autodesk?Revit建立的BIM模型轉(zhuǎn)換成glTF格式，實現(xiàn)Revit模型的智能輕量化處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級分類的BIM模型智能輕量化處理方法，其特征在于，對數(shù)損失函數(shù)的公式為：

其中,Y為最優(yōu)減面系數(shù)的期望,X為幾何特征參數(shù),L為損失函數(shù).N為訓練集中的樣本量；M為可能的類別數(shù),為根據(jù)訓練集中的最優(yōu)減面系數(shù)Y的值的統(tǒng)計獲得，采用5折交叉驗證方法時，訓練集劃分為5個數(shù)據(jù)集，則M為根據(jù)對應的一個數(shù)據(jù)集中的最優(yōu)減面系數(shù)Y的值的統(tǒng)計獲得；y_ij是一個二值指標,表示類別j是否是幾何特征參數(shù)x_i的真實類別，判斷為true取1，false取0；p_ij為模型預測幾何特征參數(shù)x_i屬于類別j的概率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級分類的BIM模型智能輕量化處理方法，其特征在于，構(gòu)件的一個圓弧面的幾何特征參數(shù)獲取方法如下：

獲得弧面半徑的值時：

首先獲取Element屬性中的Geometry的Geometry.Element值，然后在獲取GeometryElement，選擇其中的Solid，繼續(xù)獲取Faces的FaceArray值，再繼續(xù)獲取其中EdgeLoops的EdgeArrayArray，選擇其中的Arc的屬性Radius的值，再將英制單位轉(zhuǎn)換成公制單位；

獲取角度的值時：

圓弧面的角度值不能直接獲取，可以通過計算間接獲得，前幾步操作同獲得弧面半徑的值時的操作相同，在獲取EdgeLoops的EdgeArrayArray后，選擇其中的Arc的屬性Radius的值和屬性ApproximateLength的值，將英制單位轉(zhuǎn)換成公制單位，再根據(jù)角度制弧長公式L＝nπr/180，可得n＝180L/πr，其中L＝ApproximateLength，r＝Radius；

獲取厚度的值時：

獲取Element屬性中Parameters的ParameterSet中的“無連接高度”或“厚度”即可，再將英制單位轉(zhuǎn)換成公制單位。