本發(fā)明涉及三維模型數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種dgn數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)：

隨著bim(建筑信息模型)應(yīng)用的深入，信息模型如何能夠在各個(gè)平臺(tái)上集成和使用成為了關(guān)鍵問題。bim數(shù)據(jù)的主要來源是三維cad設(shè)計(jì)或建模的成果，但是三維cad數(shù)據(jù)的集成面臨最大的問題是數(shù)據(jù)格式不能轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致設(shè)計(jì)模型不能與其它應(yīng)用和軟件相結(jié)合。以當(dāng)前主要的三維設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)autodesk和bentley為例，導(dǎo)出為公開格式collada時(shí)，主要存在以下問題：

(1)屬性信息全部丟失，很多信息模型只能在各自廠商的體系中運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)出為其它格式時(shí)，三維模型攜帶的屬性信息會(huì)完全丟失；

(2)模型元素劃分不合理，在cad平臺(tái)中作為一個(gè)元素的圖形，導(dǎo)出以后會(huì)以一個(gè)或若干個(gè)構(gòu)成新的元素，造成元素劃分結(jié)果不可控。比如，在dgn文件中，樁基與承臺(tái)分別為兩個(gè)元素，但是只要在一個(gè)圖層，利用microstaion導(dǎo)出為collada格式時(shí)，會(huì)合并成一個(gè)元素；

(3)某些元素丟失，造成數(shù)據(jù)的不完整。

因此，在實(shí)際的數(shù)據(jù)交換工程中，還需要大量轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)重構(gòu)工作，導(dǎo)致模型輸出效率低下，影響后續(xù)利用。

dgn文件格式是美國bentley公司產(chǎn)品的通用數(shù)據(jù)格式，bentley的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)平臺(tái)microstaion及其它專業(yè)設(shè)計(jì)軟件支持的數(shù)據(jù)格式都是dgn格式。three.js是流行的webgl框架，可以用它創(chuàng)建各種三維場景，包括了攝影機(jī)、光影、材質(zhì)等各種對象，在web頁面上看到許多精彩的三維場景。three.js支持json腳本表達(dá)的三維模型數(shù)據(jù)。

目前，dgn數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換主要依賴microstation自帶的數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，或者采用第三方數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序(如fme)，但是缺乏對bim模型的專門支持。尤其是隨著web三維技術(shù)的發(fā)展，需要將dgn成果模型在網(wǎng)頁上展示、開發(fā)的需求越來越強(qiáng)烈。但是，市場上尚沒有工具很好地支持dgn數(shù)據(jù)導(dǎo)出為three.js支持格式，因此，需要針對dgn格式研究方法和工具，實(shí)現(xiàn)dgn到three.js的json格式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對bim在web中的應(yīng)用需求，為突破dgn數(shù)據(jù)格式不能應(yīng)用于webgl的局限，采用模型解析重構(gòu)技術(shù)，通過在microstation上開發(fā)插件，解決dgn數(shù)據(jù)到three.js支持格式的無損轉(zhuǎn)換。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種dgn數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換方法，包括步驟：

1、在程序中讀入dgn模型；

2、解析dgn模型，獲取dgn圖形數(shù)據(jù)、元素屬性信息以及元素材質(zhì)信息，所述元素屬性信息指組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素的專業(yè)屬性，包括元素的尺寸和用途，所述元素材質(zhì)信息包括材質(zhì)名稱、顏色以及透明度；

3、解析dgn圖形數(shù)據(jù)，獲取組成圖形數(shù)據(jù)的基本元素，將基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)；

4、將三角網(wǎng)信息、元素材質(zhì)信息以及元素屬性信息根據(jù)three.js模型數(shù)據(jù)格式進(jìn)行重構(gòu)并導(dǎo)出。

所述步驟3中解析dgn圖形數(shù)據(jù)，獲取組成圖形數(shù)據(jù)的基本元素，將基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)的具體方法是：

3.1解析dgn圖形數(shù)據(jù)，判斷組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素所屬三維元素類型，所述三維元素類型包括基本元素和單元，所述基本元素包括實(shí)體、智能實(shí)體、曲面以及網(wǎng)格面，所述單元是指若干基本元素的組合；若組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素屬于基本元素，則執(zhí)行步驟3.2；若組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素屬于單元，則執(zhí)行步驟3.3；

3.2、將dgn圖形數(shù)據(jù)的基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)；

3.3、對所述單元進(jìn)行遞歸遍歷，得到其基本元素，然后將得到的基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)，并將轉(zhuǎn)換后的三角網(wǎng)進(jìn)行組合。

所述步驟3.2和3.3中基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)的具體方法為：

(1)根據(jù)基本元素是否封閉，將所述基本元素分成封閉元素和非封閉元素，其中非封閉元素又分為一般曲面元素和網(wǎng)格面元素；

(2)對于封閉元素和一般曲面元素，調(diào)用microstation的api中的片化體函數(shù)mdlkisolid_facetbodywithnormals，將片的最大邊數(shù)設(shè)置為固定值3，同時(shí)傳入弦公差、角度以及最大邊長，得到三角化后的點(diǎn)坐標(biāo)、三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組以及三角形法向量數(shù)組；對于網(wǎng)格面元素，采用microstation的api中的函數(shù)mdlmesh_getpolyfacearrays提取點(diǎn)坐標(biāo)和面頂點(diǎn)索引數(shù)組，然后根據(jù)microstation的api中的函數(shù)mdlmesh_triangulateembeddedarrays進(jìn)行三角化重組，將其中不是三角形的面拆分為三角形，得到三角化后的點(diǎn)坐標(biāo)和三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組以及三角形法向量數(shù)組。

所述步驟3.3在執(zhí)行前定義一個(gè)開關(guān)，當(dāng)要執(zhí)行步驟3.3時(shí)將開關(guān)開啟，當(dāng)步驟3.3執(zhí)行結(jié)束時(shí)將開關(guān)關(guān)閉。

所述步驟4)中將三角網(wǎng)信息、元素材質(zhì)信息以及元素屬性信息根據(jù)three.js模型數(shù)據(jù)格式進(jìn)行重構(gòu)并導(dǎo)出的具體方法為：

根據(jù)three.js模型數(shù)據(jù)格式的組織方式，將三角網(wǎng)信息，即三角化后的點(diǎn)坐標(biāo)、三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組、三角形法向量數(shù)組以及元素包絡(luò)球填入到three.js模型數(shù)據(jù)格式的圖形數(shù)組geometries；將元素材質(zhì)信息填入到three.js模型數(shù)據(jù)格式的材質(zhì)數(shù)組materials，將元素屬性信息連同三角網(wǎng)信息和材質(zhì)信息一起組合填入three.js模型數(shù)據(jù)格式中object對象中的children字段；然后添加three.js模型數(shù)據(jù)格式中元數(shù)據(jù)metadata信息；最后將組織好的字符串輸出到指定路徑的文本文件。

所述元數(shù)據(jù)metadata信息包括創(chuàng)建者和版本信息，所述組織好的字符串為json格式。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提出的采用microstation的api解析dgn數(shù)據(jù)，進(jìn)行三角化，最后重構(gòu)導(dǎo)出得到結(jié)果，對比借助中間格式或第三方轉(zhuǎn)換軟件的優(yōu)勢有：

1)針對性強(qiáng)，可以只將關(guān)心的元素類型導(dǎo)出，同時(shí)保留了設(shè)計(jì)模型中的屬性信息；

2)過程可控，由于不借助于中間格式，直接將兩種格式對接，對于哪一部分詳細(xì)、哪一部分粗略、哪些合并、哪些拆分等問題，可以在轉(zhuǎn)換過程中把控，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度；

3)效率高，避免了數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后重新處理修改的步驟，有效縮減了數(shù)據(jù)加工時(shí)間。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明dgn數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但下述實(shí)施例僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非全部?；趯?shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提出基于解析——三角化——重構(gòu)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)路線，采用microstation二次開發(fā)api(applicationprogramminginterface,應(yīng)用程序編程接口)，實(shí)現(xiàn)三維模型及其屬性信息轉(zhuǎn)換為json格式的文本數(shù)據(jù)，在工程實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)成果dgn數(shù)據(jù)與webgl的數(shù)據(jù)交換。其具體實(shí)現(xiàn)方法如圖1所示：

一、在程序中讀入dgn模型；

二、解析dgn模型，獲取dgn圖形數(shù)據(jù)、元素屬性信息和元素材質(zhì)信息；

所述元素屬性信息指元素的專業(yè)屬性，包括元素的尺寸和用途，所述元素材質(zhì)信息包括材質(zhì)名稱、顏色以及透明度，材質(zhì)的顏色、透明度等可以方便地使用microstaion中的xmlinstanceapi下的函數(shù)獲取到相應(yīng)的數(shù)值。例如，獲取材質(zhì)顏色的函數(shù)為mdlelement_getsymbology，相應(yīng)的，而獲取材質(zhì)透明度的函數(shù)為mdlelement_gettransparency。

三、解析dgn圖形數(shù)據(jù)，判斷組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素所屬三維元素類型，所述三維元素類型包括基本元素和單元，所述基本元素包括實(shí)體、智能實(shí)體、曲面以及網(wǎng)格面，所述單元是指若干基本元素的組合；若組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素屬于基本元素，則執(zhí)行步驟四；若組成dgn圖形數(shù)據(jù)的元素屬于單元，則執(zhí)行步驟五；

四、將dgn圖形數(shù)據(jù)的基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)，執(zhí)行步驟六；

五、對所述單元進(jìn)行遞歸遍歷，得到其基本元素，然后將得到的基本元素轉(zhuǎn)換成webgl支持的圖形元素類型三角網(wǎng)，并將轉(zhuǎn)換后的三角網(wǎng)進(jìn)行組合，執(zhí)行步驟六；

由于基本元素和單元在格式轉(zhuǎn)換過程中所涉及的處理過程不同，因此需要將基本元素和單元分別單獨(dú)進(jìn)行處理，單元的處理方式是先進(jìn)行遞歸遍歷得到基本元素，然后將基本元素三角化處理后進(jìn)行組合。在對單元進(jìn)行處理前需要定義一個(gè)開關(guān)值isinsertingcellelm，在處理單元時(shí)設(shè)置為true，處理結(jié)束組合完畢后，設(shè)置為false，在處理過程中只要判別isinsertingcellelm為true，得到的基本元素就要組合到一起。

由于webgl支持的圖形元素類型本質(zhì)上都是三角網(wǎng)，和dgn中的元素類型不能對應(yīng)，因此，需要將dgn中的元素類型轉(zhuǎn)換成webgl支持的三角網(wǎng)。針對dgn中的封閉元素、一般曲面元素和網(wǎng)格面元素，需要采用不同的三角化方法將其轉(zhuǎn)換成三角網(wǎng)。具體方法為：

(1)根據(jù)基本元素是否封閉，將所述基本元素分成封閉元素和非封閉元素，所述非封閉元素又分為一般曲面元素和網(wǎng)格面元素；

(2)對于封閉元素和一般曲面元素，調(diào)用microstation的api中的片化體函數(shù)mdlkisolid_facetbodywithnormals，將片的最大邊數(shù)設(shè)置為固定值3，同時(shí)傳入弦公差、角度以及最大邊長，得到三角化后的點(diǎn)坐標(biāo)、三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組以及三角形法向量數(shù)組；對于網(wǎng)格面元素，采用microstation的api中的函數(shù)mdlmesh_getpolyfacearrays提取點(diǎn)坐標(biāo)和面頂點(diǎn)索引數(shù)組，然后根據(jù)microstation的api中的函數(shù)mdlmesh_triangulateembeddedarrays進(jìn)行三角化重組，將其中不是三角形的面拆分為三角形，得到三角化后的點(diǎn)坐標(biāo)和三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組以及三角形法向量數(shù)組。

六、將三角網(wǎng)信息、元素材質(zhì)信息以及元素屬性信息根據(jù)three.js模型數(shù)據(jù)格式進(jìn)行重構(gòu)并導(dǎo)出。

three.js模型數(shù)據(jù)格式主要分為以下4部分：元數(shù)據(jù)metadata、圖形數(shù)組geometries、材質(zhì)數(shù)組materials和對象object。

元數(shù)據(jù)metadata主要記錄版本、創(chuàng)建者等信息；geometries數(shù)組主要是各個(gè)元素的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組、元素最小包絡(luò)球等；材質(zhì)數(shù)組materials中，主要存儲(chǔ)各個(gè)元素以及元素組成部分獲取到的材質(zhì)信息；對象object中有一個(gè)children字段，主要是將圖形、材質(zhì)和屬性三部分組合。

根據(jù)three.js模型數(shù)據(jù)格式的組織方式，將點(diǎn)坐標(biāo)、三角形頂點(diǎn)索引數(shù)組、法向量數(shù)組、元素包絡(luò)球等填入到對應(yīng)位置；添加顏色、透明度等材質(zhì)信息；在用戶屬性部分添加元素的屬性信息。最后，將這個(gè)json字符串輸出到指定路徑的文本文件。

本發(fā)明具體實(shí)施方式采用c++的開源函數(shù)庫rapidjson，實(shí)現(xiàn)json的建立、修改和輸出。創(chuàng)建的類jsoncreater，結(jié)構(gòu)如下：

技術(shù)指標(biāo)：

(1)運(yùn)行插件的microstaion版本為v8i，dgn數(shù)據(jù)版本為v8以上。

功能指標(biāo)：

(1)可以設(shè)置參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)不同精細(xì)程度的導(dǎo)出結(jié)果。

(2)導(dǎo)出模型的元素劃分滿足專業(yè)bim實(shí)施的要求，攜帶專業(yè)的屬性信息。

本發(fā)明提出數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的技術(shù)路線，不借助于中間格式，實(shí)現(xiàn)dgn數(shù)據(jù)到three.js支持的json格式；提出數(shù)據(jù)解析重構(gòu)的方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)體元素、面元素、網(wǎng)格元素、元素組合的提取——?dú)w類——處理——重組；提出可擴(kuò)展的屬性字段和值的轉(zhuǎn)換方法，實(shí)現(xiàn)信息的無損轉(zhuǎn)換；采用microstaion的api，自行開發(fā)插件工具實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，提高了轉(zhuǎn)換效率。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。