·2 智能系统学报 第3卷 够大大提高相关工作的效率和水平 出了按序、定向、整体的结构图识别和三维数字建筑 重建方法 1思路 2.1图形识别 目前，建筑设计阶段的突出特点就是以二维的 考虑到建筑结构的支撑性等特点，按轴网·柱 平面图为主，以一些局部结构的详细图为辅，来表示 (墙)-梁·板·表格的顺序进行识别.并遵循“有的 完整的建筑物三维信息.考虑到如果要通过从三维 放矢”的思路，按制图规则进行预搜索得到小区域后 建筑设计入手来整合建筑业各工序，对整个行业的 进行每个对象图形的识别 改造将十分巨大.因此，文中的核心思路是维持现有 2.1.1基于特征引导的轴网识别 二维CAD设计习惯，利用计算机理解分散的二维 1)通过线段特征关系识别轴线和尺寸线.如轴 图形，自动重建包含多维数字信息的三维建筑物，提 线=轴线编号+相接线段！圆弧段，轴线编号=圆+ 供给设计后各工序使用.设计原则如下： 圆内字符串，字符串=‘A~Z1‘a~:’+0~9' 1)整体延续性：从设计绘图开始，每件工作只需 ‘a~z’},等等； 做1次，由计算机抽取、管理、共享各种图形、规范等 2)根据连通性、方向一致性和近距离等要求，将 信息，各后续阶段工作或反馈流程中即可按需自动 轴线和尺寸线组成轴线尺寸线组； 取用.避免重复读图、交流等浪费； 3)将各轴线尺寸线组中的轴线组成坐标系 2)智能性：将原来依靠技术人员掌握、传递、交 2.1.2基于结构规则的柱识别 流的信息，尽可能通过图形的自动识别理解等方法 1)通过预定义字串构成规则匹配来识别柱名、 来获取，实现计算机自动完成专业工作或指导操作 尺寸标注、钢筋标注等； 人员完成工作的智能化目标； 2)通过封闭性和环境图文分析来识别柱截面， 3)实用性：在设计过程中符合相关的国家标准 并按距离聚合匹配柱名和柱截面； 和行业标准，设计的功能应符合原人工处理要求， 3)识别柱截面的钢筋.按距离聚合和字串语义 4)先进性：智能化功能的设计应考虑易于改进 分析来匹配钢筋和钢筋标注 和扩充以符合业界的发展趋势 2.1.3基于支撑规则的梁识别 系统总流程如图1所示 一根梁由多跨组成，跨必须有支撑，利用这一物 2D电子图 理支撑关联，由梁名引导，先识别有2个以上的柱支 撑的梁，再识别由一根柱和己识别梁支撑的梁，最后 图形识别理解 识别仅由己识别梁支撑的梁，并参照集中标注中梁 三维重建 的宽度描述验证平行线距离】 3D数字建筑模型 通过字符串构成规则识别梁钢筋标注后，按照 (包含结构、钢筋、水暖电等信息) 距离聚合原则判定各标注的跨归属，最后通过命名 模型的利用 ↑模型的修改（补充） 规则自动归纳出每一跨所包含的所有钢筋信息 钢筋算量施工管理 (仁维翻样 2.1.4基于分割规则的板识别 楼板由梁（及墙）包围而成.在已识别柱、墙、梁 图1三维数字建筑的生成和应用流程 之后，通过最小闭合区域的自动分割定义每一块楼 Fig.I Flowchart of generation and application of 板楼板的厚度、标高等通过分析文字标注来获得 3D-digitalbuilding 而楼板的底筋和支座筋尺寸及其分布范围则通过钢 筋图形和钢筋尺寸标注共同分析和推理获得」 2三维数字建筑模型的自动生成 2.1.5基于表格项目的二维表格分析 二维的建筑设计图表示具有如下特点：分散性、 建筑工程图中的二维表格按主项目和次项目的 层次性、多态性、示意性、缺省性、模糊性、隐含性.例 交叉来查阅有关数据.有3类情况：1)简单文字表： 如，一个建筑物所有构件的三维信息分散在可能多 对主/次项目的识别通过关键词匹配来实现；2)复杂 达数十、数百张不同的图中，很多信息通过示意式图 文字表：对项目嵌套、项目耦合或项目合并等情况 形、描述性文字及约定性规则相结合来隐含表示，有 先自动复制、删除表格线，将其转换为简单表：3)图 些数据必须综合周围的环境图文信息推理才能得到 文表：通过关键词匹配区分项目，在单个表格项内再 等等.因此，文中以人工读图的思维方式为依据，提 应用图形识别功能 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net够大大提高相关工作的效率和水平. 1 思 路 目前 ,建筑设计阶段的突出特点就是以二维的 平面图为主 ,以一些局部结构的详细图为辅 ,来表示 完整的建筑物三维信息. 考虑到如果要通过从三维 建筑设计入手来整合建筑业各工序 ,对整个行业的 改造将十分巨大. 因此 ,文中的核心思路是维持现有 二维 CAD 设计习惯 ,利用计算机理解分散的二维 图形 ,自动重建包含多维数字信息的三维建筑物 ,提 供给设计后各工序使用. 设计原则如下 : 1) 整体延续性 :从设计绘图开始 ,每件工作只需 做 1 次 ,由计算机抽取、管理、共享各种图形、规范等 信息 ,各后续阶段工作或反馈流程中即可按需自动 取用. 避免重复读图、交流等浪费 ; 2) 智能性 :将原来依靠技术人员掌握、传递、交 流的信息 ,尽可能通过图形的自动识别理解等方法 来获取 ,实现计算机自动完成专业工作或指导操作 人员完成工作的智能化目标 ; 3) 实用性 :在设计过程中符合相关的国家标准 和行业标准 ,设计的功能应符合原人工处理要求 ; 4) 先进性 :智能化功能的设计应考虑易于改进 和扩充以符合业界的发展趋势. 系统总流程如图 1 所示. 图 1 三维数字建筑的生成和应用流程 Fig. 1 Flowchart of generation and application of 3D2digital2building 2 三维数字建筑模型的自动生成 二维的建筑设计图表示具有如下特点 :分散性、 层次性、多态性、示意性、缺省性、模糊性、隐含性. 例 如 ,一个建筑物所有构件的三维信息分散在可能多 达数十、数百张不同的图中 ,很多信息通过示意式图 形、描述性文字及约定性规则相结合来隐含表示 ,有 些数据必须综合周围的环境图文信息推理才能得到 等等. 因此 ,文中以人工读图的思维方式为依据 ,提 出了按序、定向、整体的结构图识别和三维数字建筑 重建方法[4 ] . 2. 1 图形识别 考虑到建筑结构的支撑性等特点 ,按轴网 - 柱 (墙) - 梁 - 板 - 表格的顺序进行识别. 并遵循“有的 放矢”的思路 ,按制图规则进行预搜索得到小区域后 进行每个对象图形的识别. 2. 1. 1 基于特征引导的轴网识别 1) 通过线段特征关系识别轴线和尺寸线. 如轴 线 = 轴线编号 + 相接线段| 圆弧段 ,轴线编号 = 圆 + 圆内字符串 ,字符串 =‘A～ Z’|‘a～z’+ {‘0～9’| ‘a～z’} ,等等; 2) 根据连通性、方向一致性和近距离等要求 ,将 轴线和尺寸线组成轴线尺寸线组 ; 3) 将各轴线尺寸线组中的轴线组成坐标系. 2. 1. 2 基于结构规则的柱识别 1) 通过预定义字串构成规则匹配来识别柱名、 尺寸标注、钢筋标注等 ; 2) 通过封闭性和环境图文分析来识别柱截面 , 并按距离聚合匹配柱名和柱截面 ; 3) 识别柱截面的钢筋. 按距离聚合和字串语义 分析来匹配钢筋和钢筋标注. 2. 1. 3 基于支撑规则的梁识别 一根梁由多跨组成 ,跨必须有支撑 ,利用这一物 理支撑关联 ,由梁名引导 ,先识别有 2 个以上的柱支 撑的梁 ,再识别由一根柱和已识别梁支撑的梁 ,最后 识别仅由已识别梁支撑的梁 ,并参照集中标注中梁 的宽度描述验证平行线距离. 通过字符串构成规则识别梁钢筋标注后 ,按照 距离聚合原则判定各标注的跨归属 ,最后通过命名 规则自动归纳出每一跨所包含的所有钢筋信息. 2. 1. 4 基于分割规则的板识别 楼板由梁(及墙) 包围而成. 在已识别柱、墙、梁 之后 ,通过最小闭合区域的自动分割定义每一块楼 板. 楼板的厚度、标高等通过分析文字标注来获得. 而楼板的底筋和支座筋尺寸及其分布范围则通过钢 筋图形和钢筋尺寸标注共同分析和推理获得. 2. 1. 5 基于表格项目的二维表格分析 建筑工程图中的二维表格按主项目和次项目的 交叉来查阅有关数据. 有 3 类情况 : 1) 简单文字表 : 对主/ 次项目的识别通过关键词匹配来实现 ;2) 复杂 文字表 :对项目嵌套、项目耦合或项目合并等情况 , 先自动复制、删除表格线 ,将其转换为简单表 ;3) 图 文表 :通过关键词匹配区分项目 ,在单个表格项内再 应用图形识别功能. ·2 · 智 能 系 统 学 报 第 3 卷