From Point Cloud to Digital Twin: Streamlining BIM Design Automation

Abstract

Cílem této diplomové práce je navrhnout, vyvinout a otestovat software, který automatizuje proces Scan-to-BIM. Při tomto procesu dochází k prokládání mračna bodů parametrizovatelnými 3D entitami. Navrhované řešení zahrnuje segmentační algoritmus založený na analýze hustoty mračna bodů, dále rozšířený o obrazové a morfologické operace. Vyvinuté řešení je schopno extrahovat geometrii stavebních prvků, jako jsou stropní desky, stěny, okna a dveře, a generovat výstup ve formátu IFC, čímž zajišťuje kompatibilitu s jinými nástroji. Motivace pro automatizaci převodu dat z mračna bodů do 3D BIM modelu pramení z potřeby přímočařejšího a efektivnějšího rozhodování na konci životního cyklu budovy. Tento přístup vede k efektivnějšímu využití stavebních prvků/materiálů při demolicích nebo dekonstrukci.The aim of this diploma thesis is to design, develop, and test software that automates the Scan-to-BIM process. This process involves segmentation of point clouds and recognition of 3D entities. The proposed solution incorporates a segmentation algorithm based on point cloud density analysis, further enhanced by image and morphological operations. The developed solution is capable of extracting the geometry of building elements such as ceiling slabs, walls, windows, and doors, and generate output in the IFC format, thereby ensuring compatibility with other software tools. The motivation for automating the conversion of point cloud data into a 3D BIM model stems from the need for more straightforward and efficient decision-making at the end of a building's life cycle. Using digitized building models would lead to a more efficient decomposition and reuse of building elements/materials.