一种电子建筑施工图的图形识别方法与流程

本发明涉及一种电子建筑施工图的图形识别方法，属于工程图纸识别技术领域。

背景技术：

电子建筑施工图被已经具有数十年的应用历史，在建筑领域积累了庞大的图纸数据存量，特别是我国保有大量文件格式多样的建筑电子图纸。基于电子建筑施工图可以重构三维建筑物模型，在智慧城市、房产管理和运营维护等领域有着广阔的应用前景，所以基于电子建筑施工图的图形识别与数据提取有着重要的市场前景。建筑构件是建筑物实体的基本组成单元，通过建筑构件的组合可以完成建筑空间的表达。建筑信息化领域主要是满足建筑造型设计的需要，所以需要标准化的制图规范和参数化的造型方法支持。地理信息领域则强调可视化与建筑空间的应用，如三维城市、室内导航等。如何建立高效地建筑施工图到gis数据模型的转换方法是拓展建筑施工图应用的重要瓶颈。

建筑施工图中的信息存在图形、文本、符号等多种类别，需要基于不同方法进行分步进行提取，这就需要建筑物数据模型具有分专业、分层次和分阶段的组织方式，适应数据提取和管理的共同需要。而目前对于电子建筑施工图的大都采用人工识图的方式，而这种方式易受到主观因素的影响，会产生由于信息的误读、漏读的质量问题，同时识别效率也比较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电子建筑施工图的图形识别方法，以解决目前施工图识别过程中出现数据质量，以及提取效率低的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种电子建筑施工图的图形识别方法，该识别方法包括以下步骤：

1)将待识别的电子建筑施工图按照不同空间部位和细节的图形进行划分，形成数据和图形类型单一、空间位置相对统一的图形划分；

2)以不同图纸分幅所共有轴线的交叉点为参考坐标，将分幅图形内的所有信息做相对移动，并通过图形配准使得所有图形对象处于一个统一坐标体系下；

3)对每个楼层对应的图形文件进行分层和分类，并按照所建立的识图规则中所需要的图形信息，基于所建立的图形制图规则中的映射关系关联到具体的基本图形；

4)根据制图规则采取人工或者自动判别的方式提取建筑物框架参数、建筑构件基本参数、建筑构件扩展参数。

进一步地，所述的图形识别规则包括属性规则和位置规则，所述的属性规则是指特定类型的建筑构件或者部件必须位于特定的图层，并使用规则约定的颜色和线性建立图元与构件、图层、颜色和线型之间的映射规则；所述位置规则包括距离规则和关系规则，距离规则是特定的图元、文字、引线和符号之间的距离阈值，关系规则是指图元与构件之间、构件与构件之间、构件与轴网之间的拓扑关系规则。

进一步地，所述的施工图中的图形信息的分割以图框为参照，并以图框的描述信息作为文件名进行存储。

进一步地，该方法还包括建立几何资源、构件对象和空间对象三个层次的索引，几何资源以参考坐标点作为绝对位置索引，构件对象以投射到对应的楼层面上的投影面为绝对位置索引，空间对象以其三维边界的垂直投影面作为绝对位置索引，几何资源、构建对象和空间对象的相对位置索引以建筑物轴网为参考位置。

进一步地，所述的建筑构件对象提取完毕后，需进行判断，以确保识别结果的正确性。

进一步地，该方法还包括图形的检查和验证，图形检查是图形和属性之间的映射一致性检查，检查施工图的制图错误，或者检验规则的完整性；图形验证是框架参数内的信息是否有效关联了相关图形内容，验证关联关系的有效性和完整性。

本发明的有益效果是:本发明将待识别的电子建筑施工图按照不同空间部位和细节的图形进行划分，形成数据和图形类型单一、空间位置相对统一的图形划分，并通过图形配准使得所有图形对象处于一个统一坐标体系下；建立图形制图规则库中构件与图元属性之间的映射规则、识图规则库中构件对象参数及其重构规则的数据库；对每个楼层对应的图形文件进行分层和分类，并按照识别规则所需要的图形信息，基于制图规则的映射关系关联到具体的基本图形；根据制图规则采取人工或者自动判别的方式提取建筑物框架参数、建筑构件基本参数、建筑构件扩展参数。本发明通过参数化的视角拆分图纸，能够避免自动识别带来的数据质量问题和纯人工提前的效率问题，取得了两者之间的有效平衡。

附图说明

图1为常用建筑构件的参数化方法；

图2为基于本发明的数据处理流程图；

图3为综合化的数据提取人机交互界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明采用参数化的视角拆分建筑图纸，通过参数化体系理解建筑物以及建筑图纸，并基于此建立灵活高效的建筑施工图信息的提取和数据组织模型，可以避免自动识别带来的数据质量问题和纯人工提取的效率问题，取得了两者之间的有效平衡。该方法通过建立一种对建筑物数据的参数化的理解，用参数化的视角拆分建筑图纸，通过参数化体系理解建筑物以及建筑图纸，并基于此建立灵活高效的建筑施工图信息的提取和数据组织模型。

1、制图规则及其图形基本信息库构建。

制图规则库是电子图纸制作阶段所采用的规则的集合，它的构建对象是基本图元，如点、线、符号等一些属性。

基于楼层、样图、详图、表格、文字等不同空间部位和细节的图形进行划分，形成数据和图形类型单一、空间位置相对统一的图形划分；在空间位置划分的基础上，选择不同图纸分幅所共有的轴线，以共有轴线交叉点为参考坐标，通过图形移动的方式将分幅图形内的所有信息做相对移动，移动的向量为参考坐标至基准坐标的连接向量，通过图形配准使得所有图形对象处于一个统一坐标体系下。

读取dwg图纸中的点、线、面域、图块、纹理、颜色、文字、表格、图层等图形、符号或者属性等基本信息，针对每种基本制图元素都进行分类，并将提取的信息进行唯一性标识，形成制图的基本图形规则。以几何图形为基础关联其它的信息，可以部分关联或者全部关联，并构建基本图形之间映射关联的关系型数据库。

2、构件对象的识别规则及其数据库构建。

识图规则库是以电子施工图为数据源，建立在特定的识别方法基础上重构建筑构件对象，识别规则库是提供给计算机的智能图纸分析方法，可以支持三维建筑构件的生成。

基于构件参数化的理解，依据建筑构件三维模型的构成建立每种构件的参数化重构规则，并在制图规则的支持下与基本图形进行有效关联，形成建筑构件的对象模型。构件对象一般需要包括位置参数、基本参数、扩展参数和几何资源等几部分信息，如图1所示。几何资源一般采用三角面等方式，可以支持在cad与其他gis平台下的数据同步显示。

建立施工图中构件与图元(点、线、面、符号等)的映射规则，包括属性规则和位置规则。属性规则是指特定类型的建筑构件或者部件必须位于特定的图层，使用规则约定的颜色和线型，建立图元与构件、图层、颜色和线型之间的映射规则。位置规则包括距离规则和关系规则，距离规则是特定的图元、文字、引线和符号之间的距离阈值；关系规则是指图元与构件之间、构件与构件之间、构件与轴网之间的拓扑关系规则。本发明基于上述识图规则构建相应的规则库，并基于该规则库对施工图进行规则判别，并在发现错误的地方给予突出显示。

3、图形的预处理。

考虑施工图包含平面图、剖面图、立面图、详图、说明文字和表格等信息，需要将施工图进行有效分割，形成不同空间范围以及种类的信息，方便人机交互过程的数据提取。施工图中的图形信息的分割以图框为参照，并以图框的描述信息作为文件名进行存储。施工图中的表格可以直接通过dwg接口进行识别，生成关系型数据库表进行存储，而文字可以作为备注信息。

4、建筑物框架参数及其相关信息。

根据施工图预处理所得到的分幅信息，将建筑物的楼层数、楼层名称等相关信息进行存储，并根据说明性文字和表格等信息获得每个建筑物楼层的高度，将分割完成的图形以文件名称的方式和楼层号映射的方式进行关联。建筑物框架参数的识别具有不确定性，需要根据制图规则进行选择，有些框架参数是表格形式的，而有些则是文本，表格可以识别出相应的参数，而文本是非结构化的，则需要人工判别；建筑构件基本参数和扩展参数是识图规则库中需要定义得到。

5、图形检查和验证。

图形检查主要是图形和属性之间的映射一致性，检查施工图的制图错误，或者检验规则的完整性。图形验证主要是框架参数内的信息是否有效关联了相关图形内容，验证关联关系的有效性和完整性。

6、基于楼层的建筑构件分类提取。

针对每个楼层对应的图形文件进行分层和分类，并按照识别规则所需要的图形信息，基于制图规则的映射关系关联到具体的基本图形。整个提取的操作需要良好的人机交互界面的支持，提高建筑构件信息提取的效率。

建筑构件对象提取完毕后，需要在可视化平台上进行三维展示，人工进行判断，确保重构结果的正确性，然后写入数据库。为了保证数据提取、验证和入库操作的一致性，本发明设计了一个人机交互界面，集成完成以上操作，如图3所示。

为了方便及高效地管理建筑物数据，加快三维空间下的数据使用效率，本发明还分别建立几何资源、构件对象和空间对象三个层次的索引。其中几何资源以参考坐标点作为绝对位置索引，构件对象以投射到对应的楼层面上的投影面为绝对位置索引，空间对象以其三维边界的垂直投影面作为绝对位置索引。此外，还以建筑物轴网为参考位置，建立了几何资源、构件对象和空间对象的相对位置索引，包括轴网交叉、轴网平行、轴网覆盖、轴网最近等几种特殊关系，支持基于轴网的建筑物数据资源的检索和查询。