CN114549802A - 一种基于ocr技术的三维模型数据自动关联与定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，包括：S1、对三维模型进行构件拆分，并对拆分完成的三维模型构件进行编码及属性添加；S2、对三维模型进行网页端发布后分离几何要素和属性要素；S3、上传文件并通过OCR技术自动识别和提取文件中的内容；S4、将三维模型构件编码或属性与通过OCR技术识别出的文件的内容进行匹配；S5、对于匹配成功的文件和三维模型构件自动进行关联。本发明更新了三维模型构件与文件数据关联的模式和方式，优化了三维模型拆分与编码、模型数据关联流程，提高了数据利用效率和质量，提升了三维模型构件与关联文件间的关联定位效率。

Description

一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法

技术领域

本发明涉及三维模型技术领域，尤其是涉及一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法。

背景技术

随着三维模型技术以及OCR、算法模型的发展，传统的二维表达方式由于缺少空间位置感，在各类工程软件应用中，有逐步被以三维模型为中心的应用软件所取代的趋势。但从二维走向三维，从客户端走向网页端，从简单化走向精细化，仍然存在较多的问题。在中国专利文献上公开的“一种基于桥梁的三维模型构件索引文档的方法”，其公开号为CN111666369A，公开日期为2020-09-15，以原电子文档的目录组织结构为基础，将原文档拆分成单页电子文档分别进行储存，基于三维信息模型，选中构件添加构件标签，该标签存储了与该构件相关的单页电子文档的存储位置；在为构件添加标签的同时，自动为单页电子文档添加文档标签，文档标签存储了与该文档相关的构件编号及位置信息，利用BIM技术可视化的特点，养护人员可在三维模型中快速选取构件，通过点击构件的构件标签跳转至关联的所有电子文档并显示；同样通过点击电子文档的文档标签可直接跳转至三维信息模型，显示与该文档标签相关联的构件位置。

但是该技术仍然存在下列问题：该技术中没有对三维模型如何进行构件拆分进行说明，而对于一个三维模型如何进行快速划分是解决工作效率的重要内容；一个三维模型构件，既有几何要素又有属性要素，这两类要素通常是存储于三维模型中的，需要进行快速剥离，实现数模分离，但是本技术中并没有进行数模分离不利于开展进一步的应用；该技术中只有对于电子文档与三维模型构件的关联技术，但是现实中还有如CAD、pdf等不同格式的文档需要关联，需要考虑对不同格式文档的内容读取和关联。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中缺少能实现从三维模型拆分到文件关联再到内容精确定位的一体化、自动化流程的问题，提供了一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，更新了三维模型构件与文件数据关联的模式和方式，优化了三维模型拆分与编码、模型数据关联流程，提高了数据利用效率和质量，提升了三维模型构件与关联文件间的关联定位效率。

为了实现上述目的，本发明采用了一下技术方案：

一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，包括：

S1、对三维模型进行构件拆分，并对拆分完成的三维模型构件进行编码及属性添加；

S2、对三维模型进行网页端发布后分离几何要素和属性要素；

S3、上传文件并通过OCR技术自动识别和提取文件中的内容；

S4、将三维模型构件编码或属性与通过OCR技术识别出的文件的内容进行匹配；

S5、对于匹配成功的文件和三维模型构件自动进行关联。

本发明中，基于空间位置对三维模型构件进行自动化切分和自动化流水编码；通过网页端轻量化技术和数模分离技术提升大型模型构件在网页端的加载效率，方便数据关联；通过OCR技术，自动对各类格式的文件内容进行全文检索和识别；通过数学匹配算法，采取遍历树的代码算法，对三维模型构件与文件进行内容全文匹配，形成关联关系；通过标签技术，自动将与三维模型构件相关的文件内容进行标签化管理，通过标签自动对匹配的内容位置进行精确定位和呈现。

作为优选，所述S1中，首先在三维模型的水平方向选取若干竖直拆分基准线，依据竖直拆分基准线在竖直方向上进行拆分；再在竖直方向选取若干水平拆分基准线，依据水平拆分基准线在水平方向上进行拆分。

本发明中三维模型构件拆分的目的是进行精细化管理，不同行业对于拆分的要求也各不相同，不同的实施阶段要求也不同。在水利水电行业的大坝运营管理中，对于大坝的拆分要求并不高，只要按照坝段进行拆分管理即可；对于公路行业的桥梁运营管理来说，桥梁病害需要根据桥梁构件分别进行检测、监测，对于桥梁的拆分粒度就要求比较高。对于同一行业不同阶段，要求也不同，仍然以大坝为例，在施工阶段，大坝的管理需要具体到每一层，这时三维模型拆分就需要按照高程和实际施工的高度进行分段精细化划分。

作为优选，所述S1中对三维模型构件进行编码包括系统编码和流水编码，所述系统编码用于显示三维模型构件所处的系统或位置，所述流水编码用于显示拆分后三维模型构件的顺序。

本发明中三维模型构件的编码添加和属性添加，同样需要自动化的手段。编码是由几个字段组合而成，不同的字段代表不同的含义。根据三维模型构件所处的系统或位置，可确定编码前部分的系统编码，然后添加流水编码添加，因此，首先确定系统编码，后面根据编码方向确定流水编码。

作为优选，所述S2中，通过网页端三维轻量化技术，将三维模型转换成特定格式后，进行三维模型几何要素与属性要素分离，几何要素以非结构化形式存储于非关系型数据库中，属性要素以结构化形式存储于关系型数据库中。

本发明三维模型构件进行网页端发布是将客户端才能打开的三维模型，通过网页端技术在网页上进行展示，同时引用数据库技术，将数模进行分离，方便数据进行关联的同时提升网页端加载效率。本发明的轻量化发布技术与传统数模分离方法相比，先进行了网页端轻量化发布，确保模型和数据的一体化，再通过数据库技术进行数模分离。在发布的过程中，数据也存储于模型之中，避免了先进行数模分离后进行轻量化发布带来的数据丢失问题，有利于数据的进一步使用。

作为优选，所述S3中通过OCR技术自动识别和提取内容的各种类型文件包括有office、pdf和cad格式。

本发明中OCR技术是光学字符识别技术，能够对office、pdf文件中的内容进行快速识别，对于CAD技术，采用“活化标签”技术，提前将关键内容进行标签化，在满足全文匹配的情况下，同样可以精确定位到具体位置，便于双向联动应用。

作为优选，所述S4中，按照三维模型构件的流水编码，将第一个三维模型构件中的编码和属性与所有识别和提取的文件内容进行全文匹配，如匹配上，则自动与该三维模型构件产生关联，并按照流水编码对其他三维模型构件依次进行匹配关联。

本发明中通过遍历算法将每一个三维模型构件都与所有识别和提取的文件内容进行全文匹配，将所有能与该三维模型构件匹配的文件进行关联，保证了关联结果的准确性和完整性。

作为优选，所述S5中，三维模型构件与关联的文件是双向联动的，能通过三维模型构件找到对应的关联文件，也能通过任一文件定位到与其关联的三维模型构件。

本发明中，通过点击某一个三维模型构件可以自动获取所有与该三维模型构件关联的文件，然后再浏览这些文件查找获取需要的文件内容。另外通过选择任一文件，能自动通过视口以特殊颜色自动定位到与文件关联的三维模型构件。

本发明具有如下有益效果：提供了一个全新的三维模型构件与数据精确关联方法，融合了三维模型构件自动切分、自动编码、OCR、标签等技术、方法。通过三维模型构件自动切分和编码，为工程项目施工关联、运营管理提供了精细化的数据载体和空间位置载体；通过OCR技术，把原本文件级关联提升到了内容级关联，大大提高了管理的精确度和准确度；通过标签技术，能够快速定位到文件的具体位置，提高了三维模型构件与关联文件间的双向联动效率，提升了工程项目解决实际问题的效率。

附图说明

图1是本发明的方法的流程图；

图2是本实施例中三维模型构件编码及属性添加示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，包括以下步骤。

S1、对三维模型进行构件拆分，并对拆分完成的三维模型构件进行编码及属性添加；

S1中，首先在三维模型的水平方向选取若干竖直拆分基准线，依据竖直拆分基准线在竖直方向上进行拆分；再在竖直方向选取若干水平拆分基准线，依据水平拆分基准线在水平方向上进行拆分；

S1中对三维模型构件进行编码包括系统编码和流水编码，系统编码用于显示三维模型构件所处的系统或位置，流水编码用于显示拆分后三维模型构件的顺序。

S2、对三维模型进行网页端发布后分离几何要素和属性要素；

S2中，通过网页端三维轻量化技术，将三维模型转换成特定格式后，进行三维模型几何要素与属性要素分离，几何要素以非结构化形式存储于非关系型数据库中，属性要素以结构化形式存储于关系型数据库中。

S3、上传文件并通过OCR技术自动识别和提取文件中的内容；S3中通过OCR技术自动识别和提取内容的各种类型文件包括有office、pdf和cad格式。

S4、将三维模型构件编码或属性与通过OCR技术识别出的文件的内容进行匹配；

S4中，按照三维模型构件的流水编码，将第一个三维模型构件中的编码和属性与所有识别和提取的文件内容进行全文匹配，如匹配上，则自动与该三维模型构件产生关联，并按照流水编码对其他三维模型构件依次进行匹配关联。

S5、对于匹配成功的文件和三维模型构件自动进行关联；

S5中，三维模型构件与关联的文件是双向联动的，点击三维模型构件，能自动获取关联文件；通过选择任一文件，能自动通过视口以特殊颜色定位到关联的三维模型构件。

本发明中，基于空间位置对三维模型构件进行自动化切分和自动化流水编码；通过网页端轻量化技术和数模分离技术提升大型模型构件在网页端的加载效率，方便数据关联；通过OCR技术，自动对各类格式的文件内容进行全文检索和识别；通过数学匹配算法，采取遍历树的代码算法，对三维模型构件与文件进行内容全文匹配，形成关联关系；通过标签技术，自动将与三维模型构件相关的文件内容进行标签化管理，通过标签自动对匹配的内容位置进行精确定位和呈现。

本发明中三维模型构件拆分的目的是进行精细化管理，不同行业对于拆分的要求也各不相同，不同的实施阶段要求也不同。在水利水电行业的大坝运营管理中，对于大坝的拆分要求并不高，只要按照坝段进行拆分管理即可；对于公路行业的桥梁运营管理来说，桥梁病害需要根据桥梁构件分别进行检测、监测，对于桥梁的拆分粒度就要求比较高。对于同一行业不同阶段，要求也不同，仍然以大坝为例，在施工阶段，大坝的管理需要具体到每一层，这时三维模型拆分就需要按照高程和实际施工的高度进行分段精细化划分。

本发明中三维模型构件的编码添加和属性添加，同样需要自动化的手段。编码是由几个字段组合而成，不同的字段代表不同的含义。根据三维模型构件所处的系统或位置，可确定编码前部分的系统编码，然后添加流水编码添加，因此，首先确定系统编码，后面根据编码方向确定流水编码。

本发明三维模型构件进行网页端发布是将客户端才能打开的三维模型，通过网页端技术在网页上进行展示，同时引用数据库技术，将数模进行分离，方便数据进行关联的同时提升网页端加载效率。本发明的轻量化发布技术与传统数模分离方法相比，先进行了网页端轻量化发布，确保模型和数据的一体化，再通过数据库技术进行数模分离。在发布的过程中，数据也存储于模型之中，避免了先进行数模分离后进行轻量化发布带来的数据丢失问题，有利于数据的进一步使用。

本发明中OCR技术是光学字符识别技术，能够对office、pdf文件中的内容进行快速识别，对于CAD技术，采用“活化标签”技术，提前将关键内容进行标签化，在满足全文匹配的情况下，同样可以精确定位到具体位置，便于双向联动应用。

本发明中通过遍历算法将每一个三维模型构件都与所有识别和提取的文件内容进行全文匹配，将所有能与该三维模型构件匹配的文件进行关联，保证了关联结果的准确性和完整性。

本发明中，通过点击某一个三维模型构件可以自动获取所有与该三维模型构件关联的文件，然后再浏览这些文件查找获取需要的文件内容。另外通过选择任一文件，能自动通过视口以特殊颜色自动定位到与文件关联的三维模型构件。

在本发明的实施例中，以公路桥梁的三维模型作为对象进行详细描述，包括有以下步骤。

在三维建模软件中按需求对公路桥梁的三维模型进行构件拆分。公路桥梁在设计、施工、运营阶段通常管理的粒度要求都比较高，通过三维模型自动化切分工具，根据部位、类型自动进行构件拆分，拆分后形成桩基、承台、立柱、桥面分块模型，并根据路线桩号、项目红线信息进行有序组织，形成按百米桩划分的路面路基模型。拆分时，在三维建模软件中，首先在水平方向，通过自动拆分工具绘制出X轴和Y轴方向的若干竖直拆分基准线，然后点击自动拆分按钮，就会在Z轴方向垂直进行切分；再在竖直方向，通过自动拆分工具绘制出Z轴方向的若干不同高程的水平拆分基准线，然后再次点击自动拆分按钮，就会在水平方向对三维模型进行构件拆分。

对拆分好的三维模型构件进行编码及相关属性添加。如图2所示，三维桥梁模型拆分后按照X轴或Y轴正向方向自动进行流水编码，而对于系统编码则按照单位工程、分部工程、子分部工程、分项工程四个字段组成，四个字段的系统编码与缀在系统编码后的流水编码共同组成三维模型构件的编码。属性信息一部分继承三维模型的固有数据，包括三维模型的尺寸信息、造价信息、材料信息和应力信息等，另一部分由人工输入，包括施工过程信息、人员信息、组织机构信息等。

将拆分完成的公路桥梁的三维模型构件进行网页端发布。利用三维模型轻量化引擎技术，将桥梁模型在网页端进行高效渲染发布。将公路桥梁的三维模型通过网页端技术在网页上进行展示，提升网页端加载效率。

利用数据库技术，分离公路桥梁三维模型的几何要素和属性要素对于在网页端发布好的公路桥梁三维模型，利用数据库技术，将三维模型的数据存储于关系型数据库中，将三维模型的模型存储于非关系型数据库中，三维公路桥梁构件的几何要素存储在非结构化数据库中，三维公路桥梁构件的属性信息存储在结构化数据库中，从而实现数模分离。

在软件系统中上传各类文件，包括与公路桥梁相关的office、pdf、CAD等格式的文件。然后通过OCR技术，自动识别与提取这些文件中内容。OCR技术是光学字符识别技术，能够对office、pdf文件中的内容进行快速识别，对于CAD文件，采用“活化标签”技术，提前将关键内容进行标签化，即对于每张CAD图纸，首先采用格式转换工具，将CAD图纸转换成网页端可以打开的格式，然后自动在系统后台打开CAD图纸，打开的过程中自动将CAD图纸中的内容记录到后台数据库中，并形成与CAD图纸对应关系，再通过数据库技术打上数据标签，形成与模型编码或属性的对应关系，在满足全文匹配的情况下，同样可以精确定位到具体位置，便于双向联动应用。

通过编码或文字对应关系，全文匹配三维模型构件编码或属性与各类文件通过OCR技术识别出的内容。采用全文匹配技术，即通过遍历算法，按公路桥梁三维模型构件的流水编码从第一个开始，将第一个三维模型构件中的编码和属性与所有文件的内容进行全文匹配，如匹配上，则自动与该三维模型构件产生关联关系，并依次按流水编码进行其他三维模型构件的匹配关联。对于匹配成功的文件和三维模型构件，自动将两者进行关联。对于公路桥梁三维模型构件与关联的文件，可以进行双向联动，点击某一个公路桥梁三维模型构件，可以自动跳转到与其关联文件；相反的，通过选择任一文件，能自动在整个公路桥梁三维模型中显示出与该文件相关联的三维模型构件，这个三维模型构件显示的颜色与其余的三维模型构件不相同。

在完成三维模型与上传的数据即文件的关联操作之后，点击三维模型构件，能自动加载到与三维模型构件编码或属性有对应关系的文件。当同一个三维模型构件对应有多个文件时，可以将所有关联文件按照文件的上传时间由近到远进行排列，上传时间最近的文件排在最前，上传时间最早的文件排在最后。此外在使用OCR技术进行文件内容识别时利用“活化标签”技术，提前将文件中的关键内容进行标签化，通过标签与三维模型构件的编码或属性进行对应关联。在这种情况下点击三维模型构件可以直接定位到关联文件中经过标签化的具体内容或章节段落的位置。

上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，包括：

S1、对三维模型进行构件拆分，并对拆分完成的三维模型构件进行编码及属性添加；

S2、对三维模型进行网页端发布后分离几何要素和属性要素；

S3、上传文件并通过OCR技术自动识别和提取文件中的内容；

S4、将三维模型构件编码或属性与通过OCR技术识别出的文件的内容进行匹配；

S5、对于匹配成功的文件和三维模型构件自动进行关联。

2.根据权利要求1所述的一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，所述S1中，首先在三维模型的水平方向选取若干竖直拆分基准线，依据竖直拆分基准线在竖直方向上进行拆分；再在竖直方向选取若干水平拆分基准线，依据水平拆分基准线在水平方向上进行拆分。

3.根据权利要求2所述的一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，所述S1中对三维模型构件进行编码包括系统编码和流水编码，所述系统编码用于显示三维模型构件所处的系统或位置，所述流水编码用于显示拆分后三维模型构件的顺序。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，所述S2中，通过网页端三维轻量化技术，将三维模型转换成特定格式后，进行三维模型几何要素与属性要素分离，几何要素以非结构化形式存储于非关系型数据库中，属性要素以结构化形式存储于关系型数据库中。

5.根据权利要求4所述的一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，所述S3中通过OCR技术自动识别和提取内容的各种类型文件包括有office、pdf和CAD格式。

6.根据权利要求3所述的一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，所述S4中，按照三维模型构件的流水编码，将第一个三维模型构件中的编码和属性与所有识别和提取的文件内容进行全文匹配，如匹配上，则自动与该三维模型构件产生关联，并按照流水编码对其他三维模型构件依次进行匹配关联。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种基于OCR技术的三维模型数据自动关联与定位方法，其特征在于，所述S5中，三维模型构件与关联的文件是双向联动的，能通过三维模型构件找到对应的关联文件，也能通过任一文件定位到与其关联的三维模型构件。

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