建筑物三維圖像顯示平臺及其應用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種建筑物三維圖像顯示平臺，其是讀取建筑物的三維圖像文件并顯示該三維圖像的平臺，其特征在于，其包括以下模塊：數(shù)據(jù)導入模塊，負責逐行讀入并解析三維圖像文件，以獲得建筑物三維幾何數(shù)據(jù)；三維顯示模塊，負責根據(jù)獲得的建筑物三維幾何數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑物三維圖像的顯示，所述三維顯示模塊的顯示引擎采用視覺化工具函式庫VTK技術實現(xiàn)。此外，本發(fā)明還公開了該平臺的應用系統(tǒng)。本發(fā)明的建筑物三維圖像顯示平臺及其應用系統(tǒng)可自動分析DXF文件，并在軟件中生成對應的二維平面數(shù)據(jù)圖紙及生成三維建筑數(shù)據(jù)，從而構建出基于云網(wǎng)絡的建筑物三維圖，使得使用者可以快捷、方便地查看區(qū)域內(nèi)任一建筑物的內(nèi)部結構。
【專利說明】建筑物三維圖像顯示平臺及其應用系統(tǒng)
[0001]

【技術領域】
[0002]本發(fā)明屬于信息技術，尤其涉及建筑物三維圖像顯示平臺及其應用系統(tǒng)。

【背景技術】
[0003]AutoCAD (Drawing Interchange Format 或者 Drawing Exchange Format)繪圖交換文件。DXF是Autodesk公司開發(fā)的用于AutoCAD與其它軟件之間進行CAD數(shù)據(jù)交換的CAD數(shù)據(jù)文件格式。DXF是一種開放的矢量數(shù)據(jù)格式，可以分為兩類=ASCII格式和二進制格式；ASCII具有可讀性好，但占有空間較大；二進制格式占有空間小、讀取速度快。由于Autocad現(xiàn)在是最流行的cad系統(tǒng)，DXF也被廣泛使用，成為事實上的標準。DXF文件的基本組成如下所示:
HEADER部分-圖的總體信息。每個參數(shù)都有一個變量名和相應的值。CLASSES部分-包括應用程序定義的類的信息，這些實例將顯示在BLOCKS、ENTITIES以及OBJECTS部分。通常不包括用于充分用于與其它應用程序交互的信息。TABLES部分-這部分包括命名條目的定義。Applicat1n ID (APPID)表、Block Recod (BL0CK_REC0RD)表、Dimens1n Style (DIMSTYPE)表、Layer (LAYER)表、Linetype (LTYPE)表、Text style(STYLE)表、User Coordinate System (UCS)表、View (VIEW)表、Viewport configurat1n(VPORT)表BLOCKS部分，這部分包括Block Definit1n實體用于定義每個Block的組成。ENTITIES部分，這部分是繪圖實體，包括Block References在內(nèi)。OBJECTS部分一包括非圖形對象的數(shù)據(jù)，供AutoLISP以及ObjectARX應用程序所使用。THUMBNAILIMAGE部分一包括DXF文件的預覽圖。END OF FILE。
[0004]建筑類的結構設計通常都使用二維的DXF圖紙，其既不直觀也不利于后續(xù)進一步開發(fā)利用，例如許多涉及建筑的3D應用，如裝修設計等。
[0005]如何把二維的DXF文件“讀”出來并轉(zhuǎn)換成三維圖，是本發(fā)明研究的對象之一；轉(zhuǎn)換成三維圖像后，如果顯示該三維圖像；并且利用上述技術構建一個區(qū)域、地區(qū)、城市的全部建筑物圖，從而使得用戶隨時可以查看指定的建筑物內(nèi)部結構，以便消防、公安等系統(tǒng)使用，這些都是本發(fā)明需要解決的技術問題。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種通過極少操作即可建筑物三維圖像顯示平臺、顯示平臺及其應用系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的技術方案是提供一種建筑物三維圖像顯示平臺，其是讀取建筑物的三維圖像文件并顯示該三維圖像的平臺，其特征在于，其包括以下模塊:
數(shù)據(jù)導入模塊，負責逐行讀入并解析三維圖像文件，以獲得建筑物三維幾何數(shù)據(jù)； 三維顯示模塊，負責根據(jù)獲得的建筑物三維幾何數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑物三維圖像的顯示，所述三維顯示模塊的顯示引擎采用視覺化工具函式庫VTK技術實現(xiàn)。VTK:視覺化工具函式庫。
[0009]優(yōu)選的，所述三維顯示模塊采用視覺化工具函式庫的深度剝離技術實現(xiàn)建筑物各實體的顯示透明化，使得建筑物各實體顯示時可以調(diào)節(jié)其透明度。DEPTH PEELING:深度剝離，它是基于z-buffer (—種能跟蹤屏幕上每個像素深度的算法)的多層渲染，每一層渲染是基于上一層渲染的深度值基礎上進行的。
[0010]優(yōu)選的，所述三維顯示模塊還提供人機交互界面實現(xiàn)建筑物各實體的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、分解、顯示或隱藏操作。
[0011]本發(fā)明還提供一種根據(jù)所述的建筑物三維圖像顯示平臺的應用系統(tǒng)，其包括以下模塊:
文件管理模塊，負責構建并管理一個或多個區(qū)域內(nèi)的建筑物的三維圖像文件；
用戶管理模塊，負責維護用戶及用戶權限，使得指定的用戶具有訪問指定建筑物的權限；
所述建筑物三維圖像顯示平臺負責提供人機交互界面顯示建筑物的三維圖像。
[0012]優(yōu)選的，所述文件管理模塊采用一種基于DXF文件生成三維圖像的方法獲得建筑物的三維圖像文件，該方法包括以下步驟:
O預處理，人工設定DXF文件中不同的建筑構件所對應的圖層信息，以設定的名稱進行標識；
2)導入處理，根據(jù)設定的名稱從每個圖層中識別出建筑構件的信息，對DXF文件中的圖層依次進行導入；
3)識別處理，逐行讀取DXF文件的數(shù)據(jù)，取出建筑構件的幾何信息并分別保存，建筑構件的幾何信息包括從DXF文件中獲取對應結構的基本幾何數(shù)據(jù):點、直線、圓弧、圓、矩形；根據(jù)所獲得的幾何數(shù)據(jù)信息，將建筑構件轉(zhuǎn)換為閉合輪廓，從而得到構建三維建筑數(shù)據(jù)所需的二維平面數(shù)據(jù)；
4)后處理，根據(jù)圖紙幾何相關性，將表達出墻、窗的厚度的多層結構轉(zhuǎn)化為單層結構；
5)顯示和人工編輯處理，顯示導入的各種建筑構件，提供人機交互界面供操作者人工對導入過程中產(chǎn)生的錯誤進行修改和完善；
6)拉伸處理，對導入的各種建筑構件的二維平面數(shù)據(jù)進行拉伸操作，生成建筑構件對應的三維數(shù)據(jù)，并保存為三維圖像格式，以應用于三維顯示。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟I)中，如果DXF文件中的建筑為多層結構，且每層圖紙不同，則將每層所對應的圖紙分開，以分別進行導入。
[0014]優(yōu)選的，所述步驟3)中，如果圖紙中存在塊信息，則預先將塊信息全部轉(zhuǎn)換為點、線、圓、圓弧組成的基礎圖形信息。
[0015]優(yōu)選的，還包括模型庫模塊，負責自動生成建筑物內(nèi)非通用部件的三維圖像文件。
[0016]優(yōu)選的，還包括基于互聯(lián)網(wǎng)云網(wǎng)絡的云端文件服務器，負責存儲建筑物的三維圖像文件及對應建筑物的地理位置和名稱。
[0017]本發(fā)明的建筑物三維圖像顯示平臺及其應用系統(tǒng)可自動分析DXF文件，并在軟件中生成對應的二維平面數(shù)據(jù)圖紙及生成三維建筑數(shù)據(jù)，從而構建出基于云網(wǎng)絡的建筑物三維圖，使得使用者可以快捷、方便地查看區(qū)域內(nèi)任一建筑物的內(nèi)部結構。

【具體實施方式】
[0018]下面對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的描述。
[0019]本發(fā)明的一種建筑物三維圖像顯示平臺，其首先采用了一種基于DXF文件生成三維圖像的方法，以便從最常見且容易獲得的二維DXF文件中構建建筑物的三維圖像，該方法包括以下步驟:
1)預處理，人工設定DXF文件中墻、門、窗、柱子等不同的建筑構件所對應的圖層信息，以設定的名稱進行標識；如果DXF文件中的建筑為多層結構，且每層圖紙不同，則將每層所對應的圖紙分開，以分別進行導入；
2)導入處理，根據(jù)設定的名稱從每個圖層中識別出建筑構件的信息，對DXF文件中的圖層依次進行導入；
3)識別處理，逐行讀取DXF文件的數(shù)據(jù)，取出建筑構件的幾何信息并分別保存，建筑構件的幾何信息包括從DXF文件中獲取對應結構的基本幾何數(shù)據(jù):點、直線、圓弧、圓、矩形；根據(jù)所獲得的幾何數(shù)據(jù)信息，將建筑構件轉(zhuǎn)換為閉合輪廓，從而得到構建三維建筑數(shù)據(jù)所需的二維平面數(shù)據(jù)；如果圖紙中存在塊信息，則預先將塊信息全部轉(zhuǎn)換為點、線、圓、圓弧組成的基礎圖形信息。塊是autocad中常用的術語，是指把部分通用的結構組合成一個整體，叫做塊，以便于整體移動、復制等；
4)后處理，根據(jù)圖紙幾何相關性，將表達出墻、窗的厚度的多層結構轉(zhuǎn)化為單層結構；
5)顯示和人工編輯處理，顯示導入的各種建筑構件，提供人機交互界面供操作者人工對導入過程中產(chǎn)生的錯誤進行修改和完善；
6)拉伸處理，對導入的各種建筑構件的二維平面數(shù)據(jù)進行拉伸操作，生成建筑構件對應的三維數(shù)據(jù)，并保存為VTK數(shù)據(jù)格式，以應用于三維顯示。
[0020]本發(fā)明的一種建筑物三維圖像顯示平臺包括以下模塊:
數(shù)據(jù)導入模塊，負責逐行讀入并解析三維圖像文件，以獲得建筑物三維幾何數(shù)據(jù)；三維顯示模塊，負責根據(jù)獲得的建筑物三維幾何數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑物三維圖像的顯示，三維顯示模塊的顯示引擎采用視覺化工具函式庫VTK技術實現(xiàn)。顯示引擎采用基于國際領先的三維科學計算可視化引擎VTK而搭建。編程語言采用Python語言。Python作為目前最為流行的同時面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程的跨平臺高級語言，包含了大量的標準和第三方庫函數(shù)來實現(xiàn)各種功能，包括科學計算，⑶I設計，數(shù)據(jù)庫和硬件交互。VTK visualizat1ntoolkit, vtk是一款開源的軟件庫，主要用于三維計算機圖形學、圖像處理和可視化，可使用VTK格式數(shù)據(jù)，STL格式數(shù)據(jù)等。
[0021]三維顯示模塊采用視覺化工具函式庫的深度剝離技術實現(xiàn)建筑物各實體的顯示透明化，使得建筑物各實體顯示時可以調(diào)節(jié)其透明度。針對各種建筑實體(墻、門、窗)的類型對其顯示特性進行了細致的調(diào)節(jié)，例如反光性，透明度，紋理等，并利用VTK提供的業(yè)內(nèi)領先的D印th Peeling技術正確地解決了多層實體疊加后的透明顯示問題，使得整個建筑的結構得以清晰地真實地表現(xiàn)。與當前市場的建筑顯示軟件相比，當前市場的建筑顯示軟件通常只以不透明的形式顯示外輪廓結構，即只能看到建筑的外形，而不能看到建筑內(nèi)部結構。我們的建筑三維顯示采用了透明處理，即從建筑外能夠透視地看到建筑內(nèi)部結構，同時提供用戶選擇功能，即透明顯示或不透明顯示外輪廓。
[0022]三維顯示模塊還提供人機交互界面實現(xiàn)建筑物各實體的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、分解、顯示或隱藏操作。
[0023]顯示模塊必須能讓用戶自由地放大縮小，旋轉(zhuǎn)，平移整體建筑模型，對某一樓層進行細致查看，顯示或者隱藏某些樓層或者實體。另外對各個實體位置和方向的直接控制可以將單個樓層的全部實體平移和旋轉(zhuǎn)，使得用戶可以不受遮擋地查看單層結構。與當前市場上的其他軟件相比，我們的顯示提供了建筑多層結構分解顯示，可以將建筑各樓層之間爆炸開顯示(即將建筑每一層樓之間拉開一個相對距離以便更清晰的觀察)，另外我們的顯示提供了用戶可以從整棟建筑中任意抽取出一層單獨顯示，并提供交互操作功能。
[0024]本發(fā)明還提供一種根據(jù)的建筑物三維圖像顯示平臺的應用系統(tǒng)，其包括以下模塊:
文件管理模塊，負責構建并管理一個或多個區(qū)域內(nèi)的建筑物的三維圖像文件；
用戶管理模塊，負責維護用戶及用戶權限，使得指定的用戶具有訪問指定建筑物的權限；
建筑物三維圖像顯示平臺負責提供人機交互界面顯示建筑物的三維圖像。
[0025]還包括模型庫模塊，負責自動生成建筑物內(nèi)非通用部件的三維圖像文件。對于建筑內(nèi)所包含的各種非通用的裝飾部件，例如書桌，消防栓等，利用目前最為先進的建模動態(tài)庫Parasolid kernel來自動地生成各種CAD樣條模型，再將它們轉(zhuǎn)化為STL文件格式，這些模型可以被任意地復制并調(diào)整尺寸和方位，該技術高效地處理了批量添加三維實體的問題。
[0026]Parasolid kernel是市場上提供的一款動態(tài)軟件庫,用于建立結構模型,如桌子、椅子、樓梯等等各種結構。STL格式數(shù)據(jù):一種通用的結構表達數(shù)據(jù)格式。
[0027]由于建筑三維數(shù)據(jù)只包括門、窗、墻等基礎建筑結構信息，而給用戶使用時，通常還需要更詳細的建筑內(nèi)部構造，如消防栓、桌椅等擺放。為了方便的提供和編輯這些結構，米用Parasolid kernel動態(tài)建模庫,構建模型庫。操作人員可以通過Parasolid kernel自動生成各種模型并保存為STL格式數(shù)據(jù)。
[0028]還包括基于互聯(lián)網(wǎng)云網(wǎng)絡的云端文件服務器，負責存儲建筑物的三維圖像文件及對應建筑物的地理位置和名稱。用戶根據(jù)各自的用戶權限從云端文件服務器獲得所需要建筑三維數(shù)據(jù)，從而在本地顯示查看。用戶對三維數(shù)據(jù)的搜索功能基于業(yè)界領先的分布式實時搜索引擎Elastic Search搭建，用戶輸入相關地理位置信息，該平臺將實時返回相關建筑在文件服務器上的位置索引。比如:用戶需要查找某個建筑數(shù)據(jù)時，通過輸入該建筑的定位位置信息及名稱等，如“合肥天鵝湖萬達廣場”，平臺就會根據(jù)用戶權限返回該建筑的數(shù)據(jù)。如某些敏感性建筑只能由固定人員才可訪問。
[0029]以上實施例僅為本發(fā)明其中的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種建筑物三維圖像顯示平臺，其是讀取建筑物的三維圖像文件并顯示該三維圖像的平臺，其特征在于，其包括以下模塊: 數(shù)據(jù)導入模塊，負責逐行讀入并解析三維圖像文件，以獲得建筑物三維幾何數(shù)據(jù)； 三維顯示模塊，負責根據(jù)獲得的建筑物三維幾何數(shù)據(jù)，實現(xiàn)建筑物三維圖像的顯示，所述三維顯示模塊的顯示引擎采用視覺化工具函式庫VTK技術實現(xiàn)。
2.根據(jù)權利要求1所述的建筑物三維圖像顯示平臺，其特征在于:所述三維顯示模塊采用視覺化工具函式庫的深度剝離技術實現(xiàn)建筑物各實體的顯示透明化，使得建筑物各實體顯示時可以調(diào)節(jié)其透明度。
3.根據(jù)權利要求2所述的建筑物三維圖像顯示平臺，其特征在于:所述三維顯示模塊還提供人機交互界面實現(xiàn)建筑物各實體的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移、分解、顯示或隱藏操作。
4.一種根據(jù)權利要求1-3其中之一所述的建筑物三維圖像顯示平臺的應用系統(tǒng)，其特征在于，其包括以下模塊: 文件管理模塊，負責構建并管理一個或多個區(qū)域內(nèi)的建筑物的三維圖像文件； 用戶管理模塊，負責維護用戶及用戶權限，使得指定的用戶具有訪問指定建筑物的權限； 所述建筑物三維圖像顯示平臺負責提供人機交互界面顯示建筑物的三維圖像。
5.根據(jù)權利要求4所述的應用系統(tǒng)，其特征在于，所述文件管理模塊采用一種基于DXF文件生成三維圖像的方法獲得建筑物的三維圖像文件，該方法包括以下步驟:1)預處理，人工設定DXF文件中不同的建筑構件所對應的圖層信息，以設定的名稱進行標識； 2)導入處理，根據(jù)設定的名稱從每個圖層中識別出建筑構件的信息，對DXF文件中的圖層依次進行導入； 3)識別處理，逐行讀取DXF文件的數(shù)據(jù)，取出建筑構件的幾何信息并分別保存，建筑構件的幾何信息包括從DXF文件中獲取對應結構的基本幾何數(shù)據(jù):點、直線、圓弧、圓、矩形；根據(jù)所獲得的幾何數(shù)據(jù)信息，將建筑構件轉(zhuǎn)換為閉合輪廓，從而得到構建三維建筑數(shù)據(jù)所需的二維平面數(shù)據(jù)； 4)后處理，根據(jù)圖紙幾何相關性，將表達出墻、窗的厚度的多層結構轉(zhuǎn)化為單層結構； 5)顯示和人工編輯處理，顯示導入的各種建筑構件，提供人機交互界面供操作者人工對導入過程中產(chǎn)生的錯誤進行修改和完善； 6)拉伸處理，對導入的各種建筑構件的二維平面數(shù)據(jù)進行拉伸操作，生成建筑構件對應的三維數(shù)據(jù)，并保存為三維圖像格式，以應用于三維顯示。
6.根據(jù)權利要求5所述的應用系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟I)中，如果DXF文件中的建筑為多層結構，且每層圖紙不同，則將每層所對應的圖紙分開，以分別進行導入。
7.根據(jù)權利要求6所述的應用系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟3)中，如果圖紙中存在塊信息，則預先將塊信息全部轉(zhuǎn)換為點、線、圓、圓弧組成的基礎圖形信息。
8.根據(jù)權利要求7所述的應用系統(tǒng)，其特征在于，還包括模型庫模塊，負責自動生成建筑物內(nèi)非通用部件的三維圖像文件。
9.根據(jù)權利要求8所述的應用系統(tǒng)，其特征在于，還包括基于互聯(lián)網(wǎng)云網(wǎng)絡的云端文件服務器，負責存儲建筑物的三維圖像文件及對應建筑物的地理位置和名稱。
【文檔編號】G06T3/00GK104318513SQ201410508509
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2014年9月29日
【發(fā)明者】劉棟才, 陳奕, 黎川 申請人:陳奕