本發(fā)明涉及bim圖像動態(tài)處理，具體為bim模型紋理動態(tài)展示方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑信息建模技術(shù)的廣泛應(yīng)用，建筑全生命周期數(shù)字化管理理念日益深入人心，bim作為建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心支撐技術(shù)，正從設(shè)計(jì)階段逐步向施工、運(yùn)維乃至退役階段延伸。bim不僅僅是三維建模工具，更是包含空間幾何、構(gòu)件屬性、工程邏輯、運(yùn)維信息等多維度數(shù)據(jù)的集成平臺。近年來，伴隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)（iot）、人工智能（ai）以及計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的發(fā)展，bim與外部感知數(shù)據(jù)的融合應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)，尤其是在可視化、智能化運(yùn)維和施工現(xiàn)場反饋中，越來越多的學(xué)者與企業(yè)致力于將bim與現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)同步與視覺耦合。傳統(tǒng)bim模型中的紋理展示多依賴于靜態(tài)貼圖，在建模初期手動附著材質(zhì)紋理以增強(qiáng)模型的視覺真實(shí)感，但這種靜態(tài)綁定方式無法反映建筑在使用過程中的實(shí)時狀態(tài)變化，也無法響應(yīng)施工環(huán)境的實(shí)際變動需求。

2、現(xiàn)有bim系統(tǒng)在紋理展示方面存在若干技術(shù)瓶頸。首先，當(dāng)前bim模型的構(gòu)件紋理大多在建模階段一次性手動設(shè)定，缺乏與現(xiàn)實(shí)建筑場景的動態(tài)聯(lián)動，無法反映建筑物表面材質(zhì)隨時間推移產(chǎn)生的污染、老化、損傷或修繕等狀態(tài)變更，限制了bim在運(yùn)維可視化場景下的真實(shí)性與實(shí)用性。其次，現(xiàn)實(shí)環(huán)境下高頻更新的攝像頭視頻流尚未被有效接入bim紋理系統(tǒng)，缺乏一套完整的從圖像提取、構(gòu)件匹配到紋理替換的自動化鏈路，當(dāng)前大多數(shù)系統(tǒng)仍依賴人工處理關(guān)鍵幀圖像，效率低、主觀性強(qiáng)、易出錯，且不適用于大尺度建筑群的自動化運(yùn)維。再者，傳統(tǒng)圖像匹配方式多基于特征點(diǎn)對齊或全圖相似度計(jì)算，無法精準(zhǔn)提取特定bim構(gòu)件在圖像中的紋理區(qū)域，尤其在攝像角度變換、光照干擾或遮擋情況下，傳統(tǒng)方法識別準(zhǔn)確率大幅下降。

3、此外，在可視化終端方面，現(xiàn)有系統(tǒng)多數(shù)基于本地桌面應(yīng)用，無法實(shí)現(xiàn)對動態(tài)紋理的實(shí)時同步展示。即便部分平臺提供web端瀏覽接口，也缺乏輕量級紋理刷新機(jī)制，無法在用戶操作過程中實(shí)現(xiàn)流暢的構(gòu)件紋理切換和渲染更新。本發(fā)明通過構(gòu)建虛實(shí)攝像頭參數(shù)匹配機(jī)制，自動提取關(guān)鍵幀中與構(gòu)件對應(yīng)的紋理區(qū)域，結(jié)合構(gòu)件id完成自動識別和替換，并通過web端實(shí)現(xiàn)紋理的動態(tài)加載和周期性刷新展示，從而在模型與現(xiàn)實(shí)之間建立紋理層級的動態(tài)耦合路徑，提升了系統(tǒng)的自動化程度、構(gòu)件級真實(shí)反映能力和用戶交互體驗(yàn)。相比傳統(tǒng)bim系統(tǒng)，本發(fā)明在構(gòu)件紋理自動提取、替換邏輯準(zhǔn)確性、虛實(shí)視角映射一致性以及web端輕量級渲染策略方面實(shí)現(xiàn)了全面優(yōu)化，具有極高的實(shí)際推廣與工程應(yīng)用價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的bim模型紋理展示方法存在更新滯后、人工依賴度高、紋理映射不精準(zhǔn)、系統(tǒng)實(shí)時性低、無法反映建筑構(gòu)件實(shí)際狀態(tài)變化的問題，以及如何基于攝像頭采集的實(shí)時視頻圖像，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件紋理的自動提取、精準(zhǔn)匹配與動態(tài)替換，并通過web端高效可視化展示的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，bim模型紋理動態(tài)展示方法，包括：構(gòu)建包含構(gòu)件紋理信息的bim模型，通過高分辨率攝像頭實(shí)時采集視頻流關(guān)鍵幀圖像；在bim模型中建立虛擬攝像頭，將虛擬攝像頭與現(xiàn)實(shí)攝像頭匹配，對bim模型中構(gòu)件紋理自動提取和動態(tài)替換；通過web端實(shí)時動態(tài)展示bim模型紋理；實(shí)時采集視頻流關(guān)鍵幀圖像包括，在建筑空間內(nèi)預(yù)設(shè)高分辨率攝像頭節(jié)點(diǎn)，配置攝像頭采集參數(shù)與圖像清晰度閾值，按照設(shè)定時間間隔從視頻流中自動提取關(guān)鍵幀圖像，根據(jù)預(yù)設(shè)條件將符合要求的關(guān)鍵幀圖像按時間戳重命名分類存儲至預(yù)設(shè)圖像文件路徑；對bim模型中構(gòu)件紋理自動提取和動態(tài)替換包括基于現(xiàn)實(shí)攝像頭視角在bim模型中構(gòu)建對應(yīng)虛擬攝像頭，獲取構(gòu)件在當(dāng)前視角下的可視區(qū)域及構(gòu)件id，對采集的關(guān)鍵幀圖像進(jìn)行分割，提取出與bim構(gòu)件對應(yīng)的圖像區(qū)域，將圖像坐標(biāo)與模型構(gòu)件坐標(biāo)進(jìn)行像素級映射，根據(jù)構(gòu)件id在模型紋理文件集中定位原始紋理，將提取圖像自動調(diào)整為貼圖尺寸與格式，將更新后的圖像同步寫入構(gòu)件材質(zhì)屬性，自動完成紋理替換，記錄更新時間戳。

4、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建包含構(gòu)件紋理信息的bim模型，包括利用revit軟件搭建bim模型，根據(jù)建筑物設(shè)計(jì)圖紙，在構(gòu)件屬性界面中設(shè)置紋理類別與材質(zhì)參數(shù)，將紋理信息附著在bim模型中的構(gòu)件上，將紋理圖像執(zhí)行坐標(biāo)映射處理，將bim模型轉(zhuǎn)為ifc數(shù)據(jù)格式。

5、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過高分辨率攝像頭實(shí)時采集視頻流關(guān)鍵幀圖像，包括在建筑物空間內(nèi)布置高分辨率攝像頭，記錄當(dāng)前三維坐標(biāo)信息和拍攝角度參數(shù)，采集實(shí)時視頻流數(shù)據(jù)，存儲至預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫中。

6、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述采集實(shí)時視頻流數(shù)據(jù)，包括在視頻流數(shù)據(jù)中根據(jù)預(yù)設(shè)間隔時間提取預(yù)設(shè)幀數(shù)圖片，得到符合預(yù)設(shè)條件的圖片序列，提取圖片序列中的紋理信息，將紋理信息存儲在紋理文件集內(nèi)，得到紋理存儲文件集a。

7、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將虛擬攝像頭與現(xiàn)實(shí)攝像頭匹配，包括基于bim模型坐標(biāo)系，在虛擬環(huán)境中建立虛擬攝像頭節(jié)點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)攝像頭的三維坐標(biāo)信息將虛擬攝像頭放置于現(xiàn)實(shí)攝像頭位置，設(shè)置與現(xiàn)實(shí)攝像頭一致的拍攝角度參數(shù)。

8、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對bim模型中構(gòu)件紋理自動提取和動態(tài)替換，包括根據(jù)虛擬攝像頭渲染現(xiàn)實(shí)攝像頭視角下的bim模型圖像，識別渲染圖像中包含的bim構(gòu)件，獲取構(gòu)件的唯一標(biāo)識id，建立構(gòu)件標(biāo)識id與bim構(gòu)件紋理圖片的關(guān)系，索引構(gòu)件紋理存儲文件集b，定位待替換的目標(biāo)構(gòu)件紋理文件，基于分割圖像像素位置將紋理存儲文件集a中存儲圖像畫面分割為只包含bim構(gòu)件部分，將裁剪后的圖片紋理替換紋理存儲文件集b中的紋理。

9、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過web端實(shí)時動態(tài)展示bim模型紋理，包括在web端加載bim模型ifc數(shù)據(jù)，根據(jù)構(gòu)件id，識別bim模型中對應(yīng)構(gòu)件，將紋理存儲文件集b中的最新紋理圖像掛載至web端bim構(gòu)件表面，替換原始紋理，對已更新紋理的構(gòu)件區(qū)域進(jìn)行渲染刷新，基于紋理預(yù)設(shè)刷新頻率，通過瀏覽器前端實(shí)時更新紋理。

10、本發(fā)明的另外一個目的是提供bim模型紋理動態(tài)展示系統(tǒng)，其能通過集成高分辨率圖像采集、構(gòu)件紋理智能識別與web端可視化渲染的自動化流程，解決了目前的bim可視化技術(shù)含有紋理同步更新延遲、展示效果與現(xiàn)實(shí)偏差大的問題。

11、作為本發(fā)明所述的bim模型紋理動態(tài)展示系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括構(gòu)件紋理獲取模塊、構(gòu)件紋理匹配與動態(tài)替換模塊、web端動態(tài)展示模塊；所述構(gòu)件紋理獲取模塊包括bim模型構(gòu)建子模塊、視頻圖像采集子模塊，bim模型構(gòu)建子模塊用于建立帶有構(gòu)件紋理信息的bim模型，視頻圖像采集子模塊用于采集攝像頭視頻流中的關(guān)鍵幀圖像并進(jìn)行分類存儲；所述構(gòu)件紋理匹配與動態(tài)替換模塊包括虛擬攝像頭建模子模塊、圖像分割子模塊、紋理更新子模塊，虛擬攝像頭建模子模塊用于在bim模型中構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)攝像頭參數(shù)一致的虛擬攝像頭，圖像分割子模塊用于提取關(guān)鍵幀圖像中對應(yīng)構(gòu)件的圖像區(qū)域，裁剪與構(gòu)件對應(yīng)的圖像紋理，紋理更新子模塊用于將裁剪后的圖像紋理替換至構(gòu)件上；所述web端動態(tài)展示模塊包括ifc數(shù)據(jù)加載子模塊、瀏覽器渲染子模塊，ifc數(shù)據(jù)加載子模塊用于加載bim模型的ifc數(shù)據(jù)，瀏覽器渲染子模塊用于控制構(gòu)件紋理的更新頻率，將更新后的紋理在web端進(jìn)行展示。

12、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時實(shí)現(xiàn)bim模型紋理動態(tài)展示方法中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

13、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)bim模型紋理動態(tài)展示方法中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

14、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過構(gòu)建包含構(gòu)件紋理信息的bim模型并結(jié)合高分辨率攝像頭采集現(xiàn)場關(guān)鍵幀圖像，實(shí)現(xiàn)了bim構(gòu)件與現(xiàn)實(shí)圖像之間的數(shù)據(jù)對接，為紋理提取與動態(tài)替換提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過在bim模型中建立虛擬攝像頭并與現(xiàn)實(shí)攝像頭參數(shù)匹配，確保了視角一致性，使得圖像分割提取的紋理區(qū)域可準(zhǔn)確映射至對應(yīng)構(gòu)件，并實(shí)現(xiàn)自動替換，顯著提升了紋理更新的實(shí)時性與自動化程度。最終，基于web端的可視化展示機(jī)制，將更新后的構(gòu)件紋理以周期性刷新方式加載呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程、高效、輕量級的實(shí)時可視化，增強(qiáng)了用戶的互動體驗(yàn)與現(xiàn)場還原感。整體技術(shù)方案構(gòu)建了從現(xiàn)實(shí)感知到模型響應(yīng)再到遠(yuǎn)程展示的閉環(huán)路徑，具有高實(shí)時性、高精度和良好的擴(kuò)展性，在智慧建造與bim運(yùn)維領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。