本發(fā)明涉及建筑信息化，尤其涉及一種bim模型外殼提取建模方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、建筑物信息模型（building?information?modeling，bim）作為數(shù)字孿生城市中建筑物/構筑物建模的重要數(shù)據(jù)來源，具有幾何精度高、語義和屬性信息豐富的特點，被廣泛的應用于城市環(huán)境模擬、地圖導航、消防應急疏散和虛擬現(xiàn)實等領域。

2、在面對城市級別的大尺度應用時，直接使用微觀尺度表達的bim模型會在可視化和數(shù)據(jù)傳輸時消耗大量的計算開銷和數(shù)據(jù)傳輸帶寬，降低數(shù)字孿生城市系統(tǒng)可視化的效率。外殼提取作為bim輕量化的主要方法之一，通過將bim模型的建筑構件分類為室外和室內(nèi)兩部分，當視點位于室外時僅顯示室外建筑構件的方法來減少數(shù)據(jù)處理量，提高場景可視化效率。然而，現(xiàn)有的外殼提取方法通過在bim模型的包圍球/包圍盒上計算可見性查詢的視點位置，由于受到建筑構件的遮擋以及查詢分辨率的限制，這些方法在提取外部構件時存在嚴重的構件缺失現(xiàn)象，影響數(shù)字孿生城市系統(tǒng)的可視化效果。

3、現(xiàn)有技術使用固定視點實現(xiàn)bim外部三角形表面的提取，如專利cn201910406575.6。首先，將bim模型的每個三角形賦予唯一的顏色；然后，通過計算bim模型的外部包圍盒，選擇包圍盒6個面計算相機視點位置，利用正交投影將顏色編碼的bim模型輸出為多個紋理圖像；最后，通過紋理圖像解碼保留位于bim模型外部的三角形集合，以此作為三維bim模型的外殼。雖然該技術能夠提取bim模型外殼，但存在如下缺點：1.?通過包圍盒計算有限的查詢視點可以實現(xiàn)自動化的外殼提取，但僅限于簡單的bim模型。對于存在構件遮擋的復雜bim模型會出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)缺失；2.?整個bim模型的逐三角形顏色編碼，丟失了bim模型固有的語義和屬性信息。

4、因此，亟需一種有效的bim外殼提取方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種bim模型外殼提取建模方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術中提取bim外殼信息所存在的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種bim模型外殼提取建模方法，包括：

3、獲取由建筑數(shù)據(jù)構建的bim實體模型；

4、對所述bim實體模型進行解析、簡化以及編碼，得到編碼模型；

5、確定雙相機系統(tǒng)，利用所述雙相機系統(tǒng)對所述編碼模型進行雙相機模型的構建、變換以及同步，獲得雙相機系統(tǒng)的同步模型；

6、對所述同步模型進行外部建筑構件的提取與重映射，得到bim外殼模型。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種bim模型外殼提取建模方法，對所述bim實體模型進行解析、簡化以及編碼，得到編碼模型，包括：

8、解析所述bim實體模型的工業(yè)基礎類ifc模型，獲取各個建筑構件實體的?ifc幾何信息和ifc語義信息，將所述ifc幾何信息和所述ifc語義信息保存為geode節(jié)點，并將建筑構件的語義類型存儲在geode節(jié)點的名稱屬性中，將所述geode節(jié)點添加至osg?group節(jié)點中，得到bim實體模型；

9、復制所述osg?group節(jié)點，遞歸查詢geode節(jié)點名稱，獲取ifcwindow節(jié)點和ifcdoor節(jié)點，計算有向包圍盒簡化門窗模型并替換對應節(jié)點，得到bim簡化模型；

10、對兩個osg?group節(jié)點下的geode節(jié)點分別按照順序從1開始進行編碼，將所述bim簡化模型的geode節(jié)點的id值轉(zhuǎn)換為rgba顏色向量，得到編碼模型。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種bim模型外殼提取建模方法，確定雙相機系統(tǒng)，利用所述雙相機系統(tǒng)對所述編碼模型進行雙相機模型的構建、變換以及同步，獲得雙相機系統(tǒng)的同步模型，包括：

12、構建主攝像機和輔助攝像機組成的雙相機系統(tǒng)；

13、利用所述bim實體模型的包圍球計算初始的視圖變換矩陣、透視投影矩陣和視口變換矩陣；

14、通過鼠標和鍵盤控制四元數(shù)旋轉(zhuǎn)、平移以及縮放對所述視圖變換矩陣進行修改，并更新所述主攝像機和所述輔助攝像機。

15、根據(jù)本發(fā)明提供的一種bim模型外殼提取建模方法，旋轉(zhuǎn)操作包括：

16、確定攝像機在世界坐標系中的位置，確定目標點在世界坐標系的坐標為模型質(zhì)心坐標，攝像機向上方向的向量為，向右方向為；

17、步驟1.1，鼠標左鍵按下時在屏幕上的二維坐標和深度值，得到世界坐標系中的位置：

18、（1）

19、步驟1.2，通過鼠標移動得到下一個二維坐標和深度值，并利用公式1得到更新后的世界坐標系的位置；

20、步驟1.3，計算從向量到的四元數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣，更新攝像機的位置和朝向：

21、（2）

22、步驟1.4，每次移動鼠標時執(zhí)行步驟1.2和步驟1.3，直到鼠標左鍵松開為止。

23、根據(jù)本發(fā)明提供的一種bim模型外殼提取建模方法，平移操作包括：

24、步驟2.1，鼠標右鍵按下時在屏幕上的二維坐標和深度值，利用公式（1）變換為世界坐標系中的位置；

25、步驟2.2，通過鼠標移動得到下一個二維坐標和深度值，利用公式（1）得到更新后的世界坐標系的位置；

26、步驟2.3，計算向量在攝像機坐標軸和方向上的投影:

27、（3）

28、步驟2.4，更新攝像機和觀察目標點的位置：

29、（4）

30、步驟2.5，每次移動鼠標時執(zhí)行步驟2.3和步驟2.4，直到鼠標右鍵松開為止。

31、根據(jù)本發(fā)明提供的一種bim模型外殼提取建模方法，縮放操作包括：

32、確定縮放因子更新相機位置：

33、（5）

34、監(jiān)聽鍵盤事件或者鼠標滾輪事件，利用正縮放因子和/或負縮放因子實現(xiàn)場景縮放控制。

35、根據(jù)本發(fā)明提供的一種bim模型外殼提取建模方法，對所述同步模型進行外部建筑構件的提取與重映射，得到bim外殼模型，包括：

36、對所述同步模型中每個建筑構件的geode節(jié)點綁定頂點顏色，顏色值為編碼的rgba顏色向量；

37、將所有建筑構件geode節(jié)點中的頂點數(shù)組、顏色數(shù)組、三角形索引數(shù)據(jù)復制到同一個geode節(jié)點，所述同一個geode節(jié)點為查詢節(jié)點；

38、在主攝像機中添加真實bim實體模型，進行屏幕可視化展示，在輔助攝像機中添加所述查詢節(jié)點，利用渲染到紋理rtt技術輸出每個視點下的可見性圖像；

39、在輔助攝像機的回調(diào)函數(shù)中解析所述可見性圖像中每個像素的rgba顏色值，將所述rgba顏色值轉(zhuǎn)換為建筑物構件id，確定所述建筑物構件id在主攝像機中高亮顯示；

40、導出bim實體模型中所有高亮標注的建筑構件geode節(jié)點，形成所述bim外殼模型。

41、第二方面，本發(fā)明還提供一種bim模型外殼提取建模系統(tǒng)，包括：

42、獲取模塊，用于獲取由建筑數(shù)據(jù)構建的bim實體模型；

43、解析模塊，用于對所述bim實體模型進行解析、簡化以及編碼，得到編碼模型；

44、雙相機系統(tǒng)同步模塊，用于確定雙相機系統(tǒng)，利用所述雙相機系統(tǒng)對所述編碼模型進行雙相機模型的構建、變換以及同步，獲得雙相機系統(tǒng)的同步模型；

45、提取模塊，用于對所述簡化后模型進行外部建筑構件的提取與重映射，得到bim外殼模型。

46、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如上述任一種所述bim模型外殼提取建模方法。

47、第四方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述任一種所述bim模型外殼提取建模方法。

48、本發(fā)明提供的bim模型外殼提取建模方法及系統(tǒng)，通過實時交互可視化的方式實現(xiàn)bim外殼構件的選擇，可以提高復雜bim模型外殼提取的準確度和效率，無需額外布置可視化查詢的視點，在面對建筑構件的遮擋嚴重的復雜bim模型中可以起到顯著的外殼提取效果。