[发明专利]一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法

权利要求书

1.一种基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，包括以下步骤：

S1，IFC模型信息解析：将原始的构件复用模型转换为IFC格式，利用IFC描述的映射装配关系，从数据中提取出所有构件参考模型的几何信息；解析构件复用的映射关系，形成构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；解析坐标参照关系，形成构件实例的空间方位信息；

S2，构件模型几何简化：根据S1得到的构件参考模型的几何信息，综合对比和评价减面算法与简单造型替代两种方式产生的最佳可视效果和优化尺度，对其中适用减面算法的构件执行减面批处理；对其中适用简单造型替代的构件，在三维模型编辑软件中以提取所得的单体构件为模板，使用简单造型体重建轻量级的、以Mesh三角网结构表达外表面的构件参考模型，而后以所述构件参考模型的索引值为文件名，输出为目标平台可集成的参考样本；

S3，基于构件参考模型的装配关系整理：将S1得到的构件实例的空间方位信息转换为适应目标平台的位置参数{x,y,z}和姿态参数{yaw,pitch,roll}，并和步骤S1得到的构件实例引用的参考模型的索引序号值一起记录为空间装配关系表；目标平台按照空间装配关系中记录的参考模型的索引序号值，索引步骤S2简化后的参考样本，同时根据相应的位置参数和姿态参数在三维场景中实例化构件，实现对原始模型的重新装配；

其中，步骤S1中，解析构件复用的映射关系和坐标参照关系包括以下步骤：

依据根节点IfcProject构成的建模单元组织关系，检验IFC文件记录的所有自IfcProduct派生的实体对象I_e；

从所述I_e具有的IfcLocalPlacement类型属性中获取由IfcAxis2Placement3D实体对象确定的一组描述构件本体坐标系与全局坐标系之间相对空间关系转换的参数M_se；

从所述I_e具有的IfcProductRepresentation类型属性中，获取由IfcShapeRepresentation描述的几何信息G_e，若G_e不为空，则I_e为构件；同时判断G_e的RepresentationType属性，当该属性值不为MappedRepresentation时，以I_e的索引序号值N_IDe作为文件名将G_e输出为构件参考模型R_e；当该属性值为MappedRepresentation时，构件间的映射关系由G_e的IFCMappedItem类型属性描述，该类型的MappingSource属性指向所引用R_e’的索引序号值N_IDe’；其MappingTarget属性以IfcCartesianTransformationOperator3D实体对象表达了I_e与R_e二者本体坐标系之间的相对空间转换关系，将该值合并到M_se中；

通过[N_IDe,N_IDe’]记录当前构件实例的索引序号值与其引用的参考模型的索引序号值之间的映射关系信息；通过[N_IDe,M_se]记录当前构件实例的索引序号值与空间关系转换参数序列的对应关系；

步骤S3中，基于构件参考模型的重装配的步骤如下：

S31，通过矩阵运算和欧拉角换算，将集合M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}；

S32，将步骤S1得到的索引序号值N_IDe’与所述六个参数输出为装配关系记录，完成装配关系整理；

当构件为参考模型时，将集合M_se变换为描述空间位置与姿态的六个参数{x,y,z,yaw,pitch,roll}包括两个阶段：

阶段一，将M_se中各对象m_i变换为矩阵形式；

M_se全部由IfcAxis2Placement3D实体对象m_i组成，IfcAxis2Placement3D通过Location、Axis和RefDirection三个属性分别描述目标坐标系相对于源坐标系的原点坐标v₀＝(x₀,y₀,z₀,)、z轴向量v_z和x轴向量v_x；通过计算源坐标系z轴向量(0,0,1)与v_z的旋转轴向量和旋转角，采用罗德里格斯公式进行计算，得到旋转矩阵m_z，同时将源坐标系x轴向量(1,0,0)按m_z旋转得到v_x’；进一步计算v_x’与v_x的旋转轴向量和旋转角，同样带入罗德里格斯公式得到旋转矩阵m_x；则m_i的矩阵形式由公式1表示：

阶段二，将阶段一所得m_i的矩阵按照空间参照先后顺序依次相乘得到最终变换矩阵m，设矩阵m中各元素的表示方法如下式所示：

则，根据欧拉角计算公式，六个定位与姿态参数的计算方法如下式所示：

当构件具有映射关系时，相应M_se的最后一项m_i为IfcCartesianTransformationOperator3D类型的实体对象，它通过Axis1、Axis2、LocalOrigin、Scale和Axis3五个参数分描述该构件本体坐标系相对于参考模型本体坐标系的x轴向量v_x、y轴向量v_y、原点坐标v₀、缩放比例系数s和z轴向量v_z；使用v_x、v₀和v_z采用所述阶段一所述方法首先计算得出矩阵m’，而后根据v_x、v_y和v_z构成的正交关系判断坐标系是否为左手系，若为左手系则m’第二行元素值取反号得出m_i，除该项外M_se中的其他项则直接按阶段一所述方法进行转换，最终M_se中所有m_i按阶段二所述方法计算求得六个参数。

2.根据权利要求1所述的基于构件复用与重装配的信息模型几何轻量化方法，其特征在于：步骤S2中，对于倒圆角和镂空两类造型结构，通过简单几何造型替代或删除，并以纹理贴图增强后期展示效果。