基于WebGL技术的BIM快速转换方法与流程

本发明属于三维建模，尤其涉及基于webgl技术的bim快速转换方法。

背景技术：

1、bim技术是一种数字化的设计和管理工具，它通过创建项目的详细三维模型，集成相关的建筑信息，从而实现项目的全生命周期管理。在建筑、工程、施工和设施管理领域，bim技术正变得越来越重要，webgl技术是一种在web浏览器中进行2d和3d图形渲染的技术。

2、现有技术中公开了部分三维建模技术领域的发明专利，其中申请号为cn110414136a的发明专利，公开了一种基于bim的桥梁快速建模方法，其步骤为：根据桥梁图纸的桩号清单构建桥梁公路路径和桥梁立交路径；针对桥梁公路路径，在bim模块中调用常用构件及其尺寸参数分别建立构件模型，并生成桥梁构件；再根据相邻桥梁构件之间的连接状态，利用内置优化规则对桥梁构件连接点进行拼接优化，建立桥梁公路模型；针对桥梁立交路径，提取桥梁立交的平面线和立面线，再对平面线和立面线进行分割提取平面坐标点及其对应的高度，构建空间点集合，根据空间点集合构建桥梁立交模型；最后拼接桥梁公路模型和桥梁立交模型建立完整的桥梁模型。本发明将设计规范与桥梁bim建模紧密结合，实现精细化建模，提高桥梁模型精度，大幅度提高建模效率。

3、现有技术缺点，随着计算机技术的发展，建筑信息模型（bim）技术在建筑设计、施工和运维等领域得到了广泛的应用，bim技术能够提供建筑物的详细信息，包括建筑结构、设备和管线等，这些信息可以通过三维模型进行展示，然而，现有的bim技术在实际应用中存在一些问题，其中之一就是bim模型在web端的应用受限，现有的bim模型转换方法往往需要复杂的编程和计算，导致在web端的应用效率低下。

4、基于此，本发明设计了基于webgl技术的bim快速转换方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决现有的bim技术在实际应用中存在一些问题，其中之一就是bim模型在web端的应用受限，现有的bim模型转换方法往往需要复杂的编程和计算，导致在web端的应用效率低下的问题，而提出的基于webgl技术的bim快速转换方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、基于webgl技术的bim快速转换方法，包括以下步骤：

4、获取bim模型，使用专业的建筑信息模型软件创建得到一个bim模型；

5、bim模型解析，使用专门的解析器对ifc文件进行解析，提取出模型信息，对bim模型进行简化处理；

6、数据结构转换，将bim模型的数据转换为webgl可用的数据结构；

7、模型优化，为模型设置光照效果，并采用纹理映射技术对模型进行处理；

8、创建webgl场景，在浏览器中使用javascript和webgl api创建一个webgl场景；

9、模型加载和渲染，使用webgl api加载优化后的bim模型数据，并将优化后的模型加载到webgl场景中，对模型进行渲染；

10、交互与操作，实现用户与bim模型的交互功能；

11、数据更新与同步，当bim模型需要更新时，重新加载最新的模型数据，实现模型的快速转换和更新，采用webgl api对模型数据进行实时更新和同步。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、所述交互功能包括旋转、缩放和平移。

14、作为上述技术方案的进一步描述：

15、所述webgl可用的数据结构包括gltf格式或json格式。

16、作为上述技术方案的进一步描述：

17、所述bim模型进行简化处理采用网格简化方法，具体步骤为：

18、确定阈值：设定一个临界尺寸，该尺寸是基于分析需求和计算资源确定；所有小于这个尺寸的网格元素将被认为是“精细”的，而大于等于该尺寸的则为“较大”的元素；

19、分割网格：对于所有“精细”的网格元素，将它们分割成两个或更多的小元素，直至每个小元素的大小都达到阈值；

20、优化细分：对分割后的网格进行优化，移除那些对结构分析影响最小的元素；

21、更新模型：将优化后的网格元素整合回模型中，更新模型的几何信息。

22、作为上述技术方案的进一步描述：

23、所述模型信息包括模型中的几何信息、属性信息和关联关系。

24、作为上述技术方案的进一步描述：

25、所述bim模型的建立过程具体包括以下步骤：

26、数据采集，对建筑物的实际情况进行详细的测量和记录，并收集整理与建筑物相关的资料；

27、数据处理，对采集得到的数据进行处理；

28、bim建模，使用bim软件，结合处理后的数据进行建模；

29、信息添加更新，向bim模型中添加新的建筑信息，生成新的bim模型。

30、作为上述技术方案的进一步描述：

31、所述建筑物的测量采用激光扫描、摄影测量和无人机航测的方式，建筑物相关资料包括设计图纸、施工方案和材料信息。

32、作为上述技术方案的进一步描述：

33、所述数据处理包括数据的清洗、转换和整合，数据清洗过程包括对图像数据的降噪处理。

34、作为上述技术方案的进一步描述：

35、所述图像降噪处理具体为：

36、构建数字图像采集模型，采用三个角度均匀遍历方法进行采像，若数字图像成像区域g中的一点为像素点，在尺度上数字图像的hessian矩阵可定义为：，

37、进行m-1次传递迭代，取含噪声数字图像hessian矩阵的临界点，有，

38、提取两个时刻含有噪声数字图像中多元特征数据集，进行初始网络模式信息提取，此时hessian矩阵转化为，

39、

40、简化后，，

41、构建hessian矩阵进行数字图像的细节增强，数字图像增强处理的hessian矩阵为：；

42、进行数字图像的原始像素特征提取和信息预处理，得到的数字图像灰度像素特征c为：

43、；

44、数字图像进行细节辨识的权重系数设定为0.9，通过自适应特征分解，能计算取得局部绩效点；那么数字图像灰度像素特征点是局部极大点。

45、作为上述技术方案的进一步描述：

46、所述新的建筑信息包括设备性能和施工工艺。

47、bim模型简化处理是指将复杂的bim模型转换为更轻量级、易于管理和操作的版本，同时保持模型的核心信息和功能，简化处理常用于加快模型的计算速度，降低硬件要求，便于在移动设备上查看和编辑，以及便于大规模模型的共享和协同工作，网格简化是bim模型简化处理的一种常见方法，其基本原理是对模型中的网格元素进行缩减，减少其数量和复杂度，同时尽量保持原始模型的外观和功能，以下是一些常见的网格简化方法：

48、顶点合并：合并模型中相邻的、几何位置相同的顶点，减少顶点数量；

49、边collapsing：在保持模型表面连续性的前提下，减少边的数量，这可以通过识别并合并共面的边来实现；

50、面简化：将多个小面合并成更大的面，以减少面的数量，这可以通过各种算法如多边形简化算法实现；

51、元素抽离：移除模型中不重要的细节，如内部结构、小尺寸构件等，只保留对外观和功能有显著影响的元素；

52、网格简化的作用主要体现在以下几个方面：

53、提高模型加载和渲染速度：简化后的模型拥有更少的元素，因此加载和渲染所需的时间更短；

54、降低硬件要求：轻量级模型可以在配置较低的计算机上运行，使bim模型的查看和编辑更加普及；

55、便于模型共享和协同：简化后的模型更适合在网络环境中共享和协同工作，特别是在大型项目中的多用户协作；

56、优化模型性能：简化处理可以优化模型的性能，如风荷载分析、结构分析等，因为简化后的模型计算速度更快；

57、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

58、本发明中，通过将bim模型转换为webgl格式，可以使得bim模型在互联网上进行高效传输和共享，并且能够在各种浏览器中进行查看和编辑，通过预处理和优化bim模型数据，降低了webgl场景的计算和渲染负担，提高了在web端应用的效率；通过分层渲染和细节映射等方法，保持了bim模型的详细信息，确保了在web端展示的精确性；支持用户对bim模型进行缩放、旋转和透明度调整等操作，提高了bim模型在web端的可用性；适用于各种类型的bim模型，具有良好的通用性，webgl技术可以实现实时渲染和交互，用户可以随时查看、修改和分析bim模型，实时性使得bim模型在设计、施工和运维阶段都能发挥重要作用，提高了工作效率和沟通效果，webgl是一种跨平台的图形渲染技术，可以在任何支持webgl的浏览器上运行，不受操作系统或设备的限制；

59、bim模型简化通常是指在不损失关键设计信息的前提下，减少模型中的复杂度，以便于更高效的进行模型处理和分析，简化后的模型具有更少的顶点，意味着在渲染和处理模型时，计算机需要处理的顶点数量减少，从而降低了计算资源的消耗，简化模型可以更快地在屏幕上渲染，特别是在复杂的场景中，可以显著提高用户体验，在交互式应用中，如bim可视化和虚拟现实，简化模型可以提供更流畅的交互体验，因为模型的加载和渲染速度更快，简化后的模型通常具有更小的文件大小，可以减少存储空间的需求，并使得模型的传输和分享更加方便，通过特征保持技术，简化处理不会破坏模型的重要部分，简化模型可以根据不同的应用场景和需求进行不同程度的简化，从而使得bim模型能够在不同的平台上和应用中得到有效利用；图像进行降噪处理，可以去除图像中的随机噪声，使图像更清晰，提高图像的视觉质量，噪声图像往往需要更多的计算资源来处理，因为算法需要花费时间去识别和纠正噪声，降噪可以简化处理流程，减少计算资源的需求，降噪后的图像在后续的图像分析和处理中更加稳定，减少了由于噪声引起的不确定性，通过降噪处理，可以减少数据存储和传输过程中的损耗，延长数据的使用寿命，bim模型要求高度精确，图像数据的噪声可能会影响到模型的准确性，通过降噪处理，可以消除图像中的随机噪声，确保导入的图像数据精确地反映建筑物的实际情况。