本发明属于建筑设计领域，具体为一种基于gpu拟合三维模型计算绿建和碳排放指标的计算方法。
背景技术：
1、随着行业下行，竞争加剧，以及国家推动绿色低碳的建筑设计不断发展，对建筑方案的要求越来越高。在方案阶段就提供较为准确的指标数据用于甲方决策和政府审查，是提高建筑设计方案竞争力的关键因素之一。
2、目前建筑项目可用的建模软件较多(包括su、rhino、3dmax)，且在方案设计阶段因为频繁的修改与调整，以及各人的建模习惯与逻辑不同，无法像bim一样形成系统性的组织架构，因此也无法像bim那样进行准确的经济技术指标计算，尤其是计算体积和表面积的难度很大。
3、现有方案一般是先人工绘制出各个平面和立面，再手动计算总的建筑面积、体积、表面积、墙面面积和玻璃面积等等。常用的建模软件(su、rhino)还没有实用的自动化计算工具。而bim软件则需要精细建模才能较为准确地计算指标，这类高要求的建模方式并不适合方案设计阶段。因此，这项工作在目前的方案阶段非常耗时耗力，且容易出错。
技术实现思路
1、本发明旨在解决传统计算方式存在的计算工作量大、内容繁琐、常用的建模软件没有实用的自动化计算工具、bim算量软件因须精细建模而不适合方案设计阶段等问题。为此，本发明提供一种基于gpu拟合三维模型计算绿建和碳排放指标的计算方法以解决上述问题。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、提供一种基于gpu拟合三维模型计算绿建和碳排放指标的计算方法，包括以下步骤：
4、s1，预定义墙和窗的16进制颜色值，然后在渲染器中输入三维模型并按预定义的墙和窗的颜色值替换三维模型中的墙和窗材质的颜色值，再初始化体素模型。
5、s2，在六个朝向上分别构建正交相机对三维模型进行预渲染，渲染时通过片元着色器将深度信息输出到alpha通道；
6、s3，根据渲染结果更新体素模型：每个朝向上的渲染结果均为二维图片，通过读取图片中每个像素点的值来判断对应体素点的状态和属性，同步更新体素模型；
7、s4，根据绿建和碳排放计算需求进行模型清理；
8、s5，进行六向检查，确定体素模型的最终状态；
9、s6，计算指标：包括总建筑面积、各朝向窗墙比、外表面积、建筑体积、建筑体型系数。
10、在本发明的一种较佳实施例中，所述s1中，按如下方式初始化体素模型：
11、s11，根据三维模型计算围合框，得到围合框的中心点坐标，按中心点将模型移到原点，重新计算围合框，得到最小点和最大点的坐标；
12、s12，输入墙和窗的16进制颜色值，并按该墙和窗的颜色值替换三维模型中全部墙和窗材质的颜色值。
13、s13，设置一个体素总数的阈值，根据围合框最小点和最大点的坐标来计算体素尺寸的最小值，并向用户提示，再根据用户输入的值计算体素尺寸；
14、s14，根据输入的颜色值、最小点坐标、最大点坐标、体素尺寸初始化体素模型。
15、在本发明的一种较佳实施例中，所述s2中，按如下方式进行预渲染：
16、s21，按最小点和最大点的坐标以及体素模型在各个轴向的体素点总量定义相机，以保证渲染结果中的每个像素点都对应体素模型中的一个体素点，最终简化计算；
17、s22，将各个相机移动到该朝向上围合框所对应平面的中心点，然后旋转相机到朝向围合框的中心点；
18、s23，每个相机对三维模型进行一次渲染，渲染时通过片元着色器将深度信息输出到alpha通道，为了保证结果正确，渲染时不能加入光照或任何处理。
19、在本发明的一种较佳实施例中，所述s3中，按如下步骤根据渲染结果拟合体素模型：
20、s31，读取像素点alpha值，根据体素模型在轴向上的体素点总量将深度换算为在轴向上的序号；
21、s32，遍历该轴向上的体素点，将s31中换算出的序号的体素点定位其状态为表皮，将该点与相机之间的体素点定义为在外；
22、s33，读取像素点的rgb值，对照体素模型预设的16进制颜色值来判断该点的属性是墙还是窗。
23、在本发明的一种较佳实施例中，所述s4中，按如下步骤进行模型清理：
24、s41，定义一个厚度的阈值，按体素点的三维尺寸换算所对应的体素点数量；
25、s42，遍历体素点模型，每找到一个非外部点就开始进行六向检查，如果在任意一个轴向上两侧的连续非外部体素点总数未超过阈值，所有连续点的状态都设为外部；
26、s43，清除体素点状态定义为在外的体素点。
27、在本发明的一种较佳实施例中，所述s5中，按如下步骤进行六向检查：
28、s51，遍历所有非外部点，每个点进行六向检查，根据与相邻外部点的相对位置确定朝向，并缓存结果；
29、s52，渲染时可能存在正交相机看不到的点，即使与外部的点相邻也仍然显示为在内部状态，此时可以通过六向检查修正，如果发现了与外部相邻的内部点就设为表皮，至此全部体素点的最终状态得到明确。
30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31、一、本发明具有易用的优势，其无需考虑建模人员的习惯与逻辑，不对建筑模型提出任何要求，只基于“所见即所得”的原则进行拟合计算。而传统的类似算量软件都有复杂的计算规则，需要精确完整地将建筑结构全部按规则建模才能计算出相同的指标，且建好计算模型所需的工作量很大，不适合方案设计阶段细节难以完善、修改频繁、进度紧张的情况。本算法通过拟合近似值的方式解决了这些问题；
32、二、本发明具有泛用的优势，着色器(shader)是所有三维建模软件都必备的底层架构之一，基于着色器开发的算法可以应用到所有三维建模软件当中。所实现的算法可以按参数化的逻辑构建，整个计算流程的精度和速度都可控，可按照不同的生产环境多样化配置；
33、三、本发明具有计算快速的优势，着色器(shader)使用的是gpu，而所有三维建模软件内核在计算时都使用cpu，通过gpu进行并行运算的效率远远高于cpu。
1.一种基于gpu拟合三维模型计算绿建和碳排放指标的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述s1中，按如下方式初始化体素模型：
3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于：所述s2中，按如下方式进行预渲染：
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述s3中，按如下步骤根据渲染结果拟合体素模型：
5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述s4中，按如下步骤进行模型清理：
6.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于：所述s5中，按如下步骤进行六向检查：
