一种建筑与结构图标高标注的识别方法与流程

1.本发明属于建筑信息建模技术领域，更具体地，涉及一种为bim软件建模的建筑与结构图标高标注的识别方法。


背景技术：

2.建筑信息模型(building information modeling)是建筑学、工程学及土木工程的新工具，bim的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。而为了减少人力和物力，往往需要将现有的建筑图或者结构图的二维图信息尽可能的转换为bim三维信息，以使得bim模型更加直观准确。
3.目前，国内外有几款能够自动将cad图纸转换为bim模型的商业化软件，例如埃及的handaz等，这些软件能够较为准确的识别cad图纸中的构件，但是这些软件需要翻模人员手动点选建筑构件以确认其图层，并且需要输入一些例如高度和尺寸信息的参数。因此，市场上的翻模软件的问题是自动化程度不高；并且只能识别建筑平面图，而无法识别带有标高标注信息的立面图，因此一些数据还需手动输入，自动化程度不高。此外，中国专利申请cn201910252414.6中虽然公开了一种将建筑图纸转换为三维bim模型的立面图识别方法，然而该方法在实际单独使用中存在以下几方面的缺陷：
4.1).该方法只能在标准化制图的标高图层进行扫描，通用性不强，在标高文字标记错放到cad文字图层的情况下时，该方法无法将标高文字信息识别提取出来；
5.2)步骤b23中还需要依赖于轴符图层的层高信息的坐标对步骤b22识别出的标高标注进行复核，使得其计算量较大，且无法识别出非标准制图情况下的标高标注信息；
6.3)无法识别出6线型的标高或者总平面图的黑三角型标高。
7.4)识别出的标高标记不完整，参见说明书第95-96段可知，该方法主要是为了提取对应楼层的标高数值，没有提及如何对标注点处引出的悬空的标注线进行提取，故提取出来的标高标注图样信息是不完整的，因此不利于建筑立面图中标高标记信息的后续剔除。
8.因此，针对以上现有技术的不足，急需设计一种建筑与结构图标高标注的识别方法。


技术实现要素：

9.(一)要解决的技术问题
10.基于此，本发明提供了一种建筑与结构图标高标注的识别方法，该识别方法的通用性强、计算量小、标记识别类型更广，且大大提高了标高标注识别的准确性。
11.(二)技术方案
12.为解决上述技术问题，本发明提出了一种建筑与结构图标高标注的识别方法，该识别方法包括：
13.标高图形的查找，将满足以下所有条件的图形判断为标高图形：在建筑图或者结构图中，搜寻长度相等的两条腰线，两条腰线相互首尾衔接于同一个标注点，且两条腰线与水平方向的夹角相等，所述夹角大于30
°
且小于60
°
；两条腰线上不衔接的端点都与一条水平线段搭接；标高图形包括所述水平线段和两条腰线；
14.标高文字的提取，当所述标高图形中的水平线段在标注点的上方时，在水平线段上方1.5倍字符高度内搜索字符串，否则，在所述水平线段下方1.5倍字符高度内搜索字符串；随后对搜索到的所有的字符串进行识别，以识别所述字符串是否为标高文字。
15.优选地，所述两条腰线之间的差值小于给定阈值时即可判定为长度相等。
16.优选地，所述随后对搜索到的所有的字符串进行识别，以识别所述字符串是否为标高文字具体包括：
17.判断字符串是否满足以下判别规则：
18.a).字符串包含带三位小数的数字；
19.b).特殊中文；
20.c).字符串包含h或hs或hi，且不含其他字母符号；
21.符合以上规则之一的字符串则判别为标高文字。
22.优选地，当搜索到的标高文字包含带三位小数的数值时，判断搜索到的字符串的1.5倍字符串高度的距离范围内是否存在有同样符合包含带三位小数的数值的新的字符串，然后以新的字符串为基础继续搜寻其它字符串，直至搜索不到符合包含带三位小数的数值的字符串为止。
23.优选地，所述识别方法还包括：
24.标高类型的确认，搜索是否存在一端点与标注点重合且垂直的线段，并继续搜索所述垂直的线段另一端点处是否存在相互衔接的水平线段，若以上条件都满足，则标记为6线型标高，并将相互垂直的所述垂直的线段和水平线段归入到标高图形中；否则，标记为4线型标高。
25.优选地，在继续搜索时，若所述垂直的线段另一端点处不存在相互衔接的水平线段，则图形不是标高标注，结束所述识别方法。
26.优选地，所述识别方法还包括：
27.标注线的搜索，搜索是否存在过标注点且至少一端悬空的水平线段二，如果存在，则将所述水平线段二归为标注线；如果不存在，则表示标高标注中不存在标注线。
28.优选地，所述判别规则中的特殊中文包包含层高或楼层或标高等文字。
29.在另外一方面，本发明还公开了一种建筑与结构图标高标注的识别系统，包括：
30.至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
31.所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一项所述的建筑与结构图标高标注的识别方法。
32.在另外一方面，本发明还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述任一项所述的建筑与结构图标高标注的识别方法。
33.(三)有益效果
34.本发明与现有技术对比，本发明中建筑与结构图标高标注的识别方法的有益效果主要包括：
35.(1)通用性强。本发明方法通过研究标高标注的制图基本规律，以等腰三角形的几何形状作为判断基础和标注文字的规律来准确识别和提取标高标注，该方法无需依赖于规范制图的标高图层，且可以直接适用于整个建筑图或者结构图中；故即使面对人工手绘的非常规标高标记或者标高文字标记错放到cad文字图层的情况也能够适用。
36.(2)计算量小。本发明的方法一次性识别到标高标注的各个组成部分后即完成识别，无需依赖于轴符图层的层高等辅助信息进行标高标注的复核校验。
37.(3)标记识别类型更广。本发明的方法可以有效识别6线型的标高或者总平面图的黑三角型标高，且对于与层高无关联的标高也能够识别。
38.(4)提高标高标注识别的准确性。该方法识别出的标高完整无缺，针对标注点的水平线是否为标高标注的一部分进行了有效识别，故不会将建筑图中的其他模型的线条部分误识别归类到识别的标高标记中，在提取出标高信息以后，对其他对象的识别计算时可排除属于标高标注的文字和曲线，提高识别其他对象的准确性，从而为接下来的bim的建模分析工作打下更好的数字化基础。
附图说明
39.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
40.图1为现有技术中的多种标高示意图；
41.图2为本发明中建筑与结构图标高标注的识别方法的流程图；
42.图3为应用本发明的识别方法前的建筑图示意图；
43.图4为在图3中应用本发明的识别方法后排除了完整标高标注干扰的建筑图。
具体实施方式
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
45.通常来说，进行标高标注时存在以下的的一些注意事项：
46.(1)总平面图室外整平地面标高符号为涂黑的等腰直角三角形，标高数字注写在符号的上方或右上方。
47.(2)底层平面图中室内主要地面的零点标高注写为 0.000。一般低于零点标高的则为负标高，标高的数字前面要加
“‑”
号，如-0.450。高于零点标高的为正标高，标高数字前可省略“ ”号，如3.000。
48.(3)在标准层平面图中，同一位置可同时标注几个标高。
49.(4)标高符号的尖端应指至被标注的高度位置，尖端可向上，也可向下。
50.(5)标高的单位：米。
51.参见图1中的图(a)～(h)的多种标高可知，标高标注的形式多种多样，标高中的三角形的尖端的标注点是可以是朝上的，也可以是朝下的，例如图(a)～(b)；此外，标注点处可以没有标注线，也可以有标注线，例如图(c)～(e)的标注点处就没有标注线；标高文字是可以有字母和数字，也可以是中文，例如图(g)；此外，标高文字的数字可以是多重举例的形式，例如图(h)，以后简塔式的标高文字；也可以是区间范围的形式，例如图(f)；还有标高标注可以如图(d)中所示，本发明统一将其命名为6线型标高，而图1中的其他标高则命名为4线型标高。
52.基于以上的实际情况和规则，本发明将标高文字基本分为以下的几种形式：
53.1.包含带三位小数的数值：绝对标高。如：8.500，(8.500)
54.2.包含两组带三位小数的数值和符号～：范围标高。如8.500～37.500
55.3.包含h或hs或hi或层高或楼层或标高，且不含其他字母符号、加号( )、减号(-)和
±
：楼层建筑或结构标高
56.4.包含h或hs或hi，包含加号( )或减号(-)或
±
，包含带三位小数的数值：相对楼层建筑或结构标高偏移高度。如：h 0.050，h-0.100
57.5.塔式，参见图1中的图(h)，施工图中同一位置同时标注几个标高时则表示
‘
同一位置’的详图或者是其他大样图同时在几个标高处使用，该设计是为了减少重复画图而采取的一种简明高效的表示方法；
58.基于以上的规则，为了提高计算机对标高文字的识别准确性，本发明将以上所有的标高文字分为以下三种字符串规则进行判断，以将识别字符串是否为标高文字：
59.a).字符串包含带三位小数的数字；
60.b).特殊中文；
61.c).字符串包含h或hs或hi，且不含其他字母符号。
62.符合以上三种条件之一的字符串则判别为标高文字。如字符串h 0.050则是同时满足条件a)和c)的标高文字；而塔式和范围的标高文字则必然会满足条件a)，且其多个相邻的字符串之间的垂直和水平距离必然会小于字符串的1.5倍高度(或者是两倍高度也可)。
63.基于以上的初步分析，本发明设计了一种建筑与结构图标高标注的识别方法，以提高标高标注识别方法的通用性和完整性，如图2所示，该识别方法可包括以下步骤：
64.步骤s1:标高图形的查找；将满足以下所有条件的图形则判断为标高图形：在建筑图或者结构图中，搜寻长度相等的两条腰线，两条腰线相互首尾衔接于同一个标注点(衔接点即视为标注点)，且两条腰线与水平方向的夹角相等，所述夹角大于30
°
且小于60
°
；两条腰线上不衔接的端点都与一条水平线段搭接；则规定所述标高图形包括所述水平线段和两条腰线。
65.进一步的，由于步骤s1是在已经确定应用用途的建筑图或者结构图中进行的，对于某些人工手绘标高图形中等腰三角形也可能需要进行自动识别，故在两条腰线之间的差小于给定阈值时即可判定为长度相等，给定阈值可为1mm。经过上述步骤s1中标高图形的查找，即可以初步确定标高图形是基本符合标高制图规则的等腰三角形。
66.需要指出的是，由于只限定了两条腰线上不衔接的端点都与另一条水平线段搭接，未限定水平线段相对于等腰三角形的底边的位置，主要是为了能够有效的识别出图(1)
中(c)和(d)两种类型的标高图形，其中，图(c)中的水平线段延伸出了等腰三角形的底边，而图(d)中的水平线段未延伸出等腰三角形的底边，这两种以等腰三角形为基础的图形都属于标高图形。
67.步骤s2:标高类型的确认；搜索是否存在一端点与标注点重合且垂直的线段，并继续搜索所述垂直的线段另一端点处是否存在相互衔接的水平线段，若以上条件都满足，则标记为6线型标高，并将相互垂直的所述垂直的线段和水平线段归入到标高图形中；否则，标记为4线型标高；
68.如图1中的图(d)所示，该图案即为6线型标高，6线型标高和常用的4线型标高一样都是标高中经常使用的标记类型，因此通过步骤s2还可以有效的识别出6线型标高。此外，在继续搜索时，发现不具备与所述垂直的线段相互衔接的水平线段，则图形不是标高标注，结束所述识别方法。
69.值得一提的是，该步骤s2并非固定且必要的，以上步骤s2标高类型的确认也可只需在步骤s1中标高图形的基础上进一步识别即可，以拓展识别到更多的标高类型。此外，该步骤s2也可以视情况去除，从而只完成基础的4线型标高的识别，以进一步减小计算量。
70.步骤s3:标高文字的提取；当标高图形中的水平线段在标注点的上方时，在水平线段上方1.5倍字符高度内搜索字符串，否则，在所述水平线段下方1.5倍字符高度内搜索字符串；随后对搜索到的所有的字符串进行识别，以识别所述字符串是否为标高文字；
71.进一步的，以上“随后对搜索到的所有的字符串进行识别，以识别所述字符串是否为标高文字”具体包括：
72.判断字符串是否满足以下规则：
73.a).小数点后带三位小数的数字；
74.b).特殊中文(含层高或楼层或标高)；
75.c).包含字母h或hs或hi，且不包含其他字母；
76.符合以上三种规则之一的字符串则判别为标高文字。
77.此外，为了进一步识别塔式或者范围的标高文字，当搜索到的标高文字包含带三位小数的数值时，还判断搜索到的字符串的1.5倍字符串高度的距离范围内(包括水平方向和垂直方向的距离)是否存在有包含带三位小数的数值的新的字符串，然后以新的字符串为基础继续搜寻其它字符串，直至搜索不到包含带三位小数的数值的字符串为止，最后将搜索到的所有字符串都统一归类标记为与所述标高图形所对应的标高文字。
78.步骤s4:标注线的搜索；搜索是否存在过标注点且一端悬空的水平线段二，如果存在，则将所述水平线段二归为标注线；如果不存在，则不做操作，此时表示标高标注中不存在标注线，如图1中的图(c)、(d)、(e)的情况所示。
79.值得一提的是，经过对标注线的识别，使得该方法识别出的标高标注完整无缺，且不会影响到建筑图中其他信息的提取和展示，本发明能够针对过标注点处的水平线是否为标高标注的一部分进行了有效识别，不会将建筑图中的其他模型的线条部分误识别归类到识别的标高标记中。
80.如图3所示为应用本发明的识别方法前的建筑图示意图，该图中的101.900和101.200处的标高标注的下方的水平线段实际上并不属于标高图形的一部分(其不符合至少一端不悬空的封闭水平线，该水平线为建筑信息图形中的一部分，颜色一般也会与标高
图形不一样)，如果将其错误归入到标高标注中的一部分的话，那么其得到的排除完整标高标注干扰的建筑图必然会使得建筑的顶部水平线信息不完整，即无法得到如图4所述的应用了本发明方法后的建筑图模型。因此可知，本发明的方法在提取出标高信息以后，排除了标高标注对分析建筑模型的干扰，从而为接下来的bim的三维建模分析工作打下更好的数字化基础。
81.在执行了以上步骤s1-s4后，可将提取出的标高图形、标高类型、标高文字和标注线都归类到同一个标高标注中，以完成标高信息的识别。
82.此外，图2中所示意出的步骤s1-s4的执行顺序只是最优执行顺序中的一种而已，本发明的识别方法的顺序可以是多种多样的，例如其中的步骤s2和步骤s4可以根据实际情况选择不执行，而步骤s4也可以在步骤s1执行后就立即执行，或者与步骤s2-s3并行执行，不必等到标高类型、标高文字识别出来后才进行标注线的搜索。
83.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
84.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
85.虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。