【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业类三维模型显示领域，尤其涉及一种基于簇的ifc模型构件级lod生成和使用方法。
技术介绍
1、随着三维计算机辅助设计(cad)在工程、建筑、制造等领域的广泛应用，对于高效、准确地表达复杂三维模型的需求日益增加。传统的三维cad模型表达方法存在一些挑战，例如模型复杂度高时，会导致数据量庞大，对计算机硬件和软件的要求也越来越高。因此，为了提高三维cad系统的性能和效率，降低数据处理和传输的负担，需要一种更加智能和有效的模型表达方法。
2、为解决这一问题，近年来，越来越多的关注和研究集中在lod(level of detail)技术上。lod技术是一种动态调整模型细节级别的方法，它允许在不同的距离或观察角度下，以不同的精细度来呈现三维模型。这一技术最早在计算机图形学领域中应用，用于实时渲染和优化模型显示，而后逐渐在cad领域得到应用。
3、通常，常规lod技术足以满足动态调整模型精细度来降低渲染开销的需求，但诸如ifc(industry foundation classes)这种bim(building information modeling)类的cad模型，往往有着不同于其他领域的交互要求。这一问题在其他领域，例如游戏中，并不是处理核心，因为在一个庞大场景中，使用者的操作单元往往不会细微到一个很小的部分，但在bim领域则完全相反，满足构件级的操作单位是必要条件，即使是一个极其复杂的给排水模型，也需要确保一个微小构件的可操作性。
4、此外，基于树状的生成结构，传统lod层级的生成
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，在传统lod技术的基础之上，提供一种基于簇形式的lod生成和使用方法，并将其应用于ifc模型的构件单体上，使得模型在随着使用者观察状态变化而动态切换lod层级的过程中能平滑过渡，并满足了bim工业领域中构件级的操作需求。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种基于簇的ifc模型构件级lod生成和使用方法，包括以下步骤：
4、(1)读取ifc模型构件的几何信息，对构件的顶点数据进行去重；并封装更新的三角面数据，遍历该几何数据；对每个构件的三角面数和预设面数阈值进行比较，三角面数不超过阈值的构件视为简易网格构件，走常规渲染管线；三角面数超过阈值的构件视为复杂网格构件，获取该部分构件三角面之间的邻接关系，并记录为数据结构体；
5、(2)遍历模型中的建筑构件识别关于三角面邻接关系的数据结构体，并对三角面进行排序，划分为簇群，同时计算簇的邻接关系，利用该部分数据，对簇群划分为簇组，进而获得簇组群数据，并封装为数据结构体；
6、(3)遍历构件识别步骤(2)中簇组群数据，遍历每个组，提取其中所有簇的三角面数据，结合减面算法进行减面，记录该组内所有新生成的三角面数据及其邻接关系数据；
7、(4)重复步骤(2)和步骤(3)，直至生成指定数量的lod层级，将新生成的几何数据存储为一个中间文件；
8、(5)读取中间文件中的几何数据，根据该几何数据所属模型中的构件网格、构件簇组、构件簇的可见性依次进行对应部分的剔除，记录可见簇的数据与对应的lod层级并进行渲染。
9、进一步地，所述步骤(1)通过以下子步骤来实现：
10、(1.1)解析ifc模型的几何数据，获取每个构件的顶点属性和对应的索引标号，遍历所有索引标号对应的顶点，并进行比较，若两个标号指向同一顶点属性，则进行去重，存储更新后的数据；
11、(1.2)默认每个三角面片的边存在方向，通过步骤(1.1)获得的顶点和索引数据，遍历所有边，当任意两条边顶点相同，方向相反时，则这两条边存在对边关系，记录该关系于数据结构体中；
12、(1.3)识别步骤(1.2)关于对边关系的数据结构体，读取其中的每组对边，通过该边的索引标号计算得到其所在三角面片的索引标号，进而可获得三角面的邻接关系，将其封装为一个数据结构体。
13、进一步地，所述步骤(2)通过以下子步骤来实现：
14、(2.1)识别记录三角面邻接关系的数据结构体，利用三角面片的索引标号大小与邻接关系作为权重，进行索引标号排序，随后以一个固定大小进行分割，按序依次封装为簇，并记录簇的边缘数据信息；
15、(2.2)结合半边数据结构算法中，每条无向边可拆分为两条顶点相同，但方向相反的半边的逻辑，可默认每条边存在方向，通过步骤(2.1)获得的簇的边缘数据，遍历所有边，当任意两条边顶点相同，方向相反时，则这两条边存在对边关系，记录该对边关系于数据结构体中；
16、(2.3)识别包含对边关系的数据结构体，读取其中的每组对边，通过该边的索引标号可映射回其所在簇的索引标号，进而可获得簇的邻接关系，将其封装为一个数据结构体；
17、(2.4)识别步骤(2.3)中簇的邻接关系，其数据利用簇的索引标号大小与邻接关系作为权重，进行索引标号排序，随后以一个固定大小进行分割，按序依次封装为簇组，并记录簇组的边缘数据信息。
18、进一步地，所述步骤(3)通过以下子步骤来实现：
19、(3.1)识别簇组的几何数据，遍历每个组，获取其中所有簇的三角面片的顶点属性和索引数据，分别存入一个数据结构体中；
20、(3.2)读取该组的边缘数据，并识别步骤(3.1)生成的顶点属性和索引数据，将边缘对应的顶点标记为“锁定”，以保证在减面过程中其不会被改动；
21、(3.3)识别步骤(3.1)生成的顶点属性和索引数据，结合减面算法，依次遍历每一条边所对应的减面累计误差，对于存在步骤(3.2)所设“锁定”顶点的边，则其减面累计误差设一个最大值，随后将该误差存入一个最小堆数据结构；
22、(3.4)识别步骤(3.3)最小堆数据结构，依次提取出减面累计误差最小的边，对该边进行坍缩，调整其邻接三角面片的顶点数据，并将减面后生成的新边计算减面累计误差，同时存入最小堆中；
23、(3.5)重复步骤(3.4)，直至现有边的数量符合预设的条件，随后对现有的顶点属性和索引标号进行去重，利用去重后获得的新顶点属性与索引标号构建新的三角面几何数据，并将结果封装为数据结构体；
24、(3.6)识别步骤(3.5)获得的新的三角面几何数据，遍历所有边，当任意两条边顶点相同，方向相反时，则这两条边存在对边关系，记录所有对边关系于数据结构体，进而利用该数据获得三角面的邻接关系。
25、进一步地，所述步骤(4)通过以下子步骤来实现：
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【技术保护点】
1.一种基于簇的IFC模型构件级LOD生成和使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于簇的IFC模型构件级LOD生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(1)通过以下子步骤来实现：
3.根据权利要求1所述的一种基于簇的IFC模型构件级LOD生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下子步骤来实现：
4.根据权利要求1所述的一种基于簇的IFC模型构件级LOD生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(3)通过以下子步骤来实现：
5.根据权利要求1所述的一种基于簇的IFC模型构件级LOD生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(4)通过以下子步骤来实现：
6.根据权利要求1所述的一种基于簇的IFC模型构件级LOD生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(5)通过以下子步骤来实现：
【技术特征摘要】
1.一种基于簇的ifc模型构件级lod生成和使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于簇的ifc模型构件级lod生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(1)通过以下子步骤来实现：
3.根据权利要求1所述的一种基于簇的ifc模型构件级lod生成和使用方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下子步骤来实现：
4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩华，任重，聂琳，董士崇，王文广，张泽林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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