智能建造

基于生成对抗网络的自由曲面网格智能划分

  • 侯江军 ,
  • 陆金钰 , * ,
  • 陈辰 ,
  • 杨守钒 ,
  • 翟效伟 ,
  • 徐烯铭
展开
  • 东南大学 土木工程学院,南京 210096
陆金钰,教授,E-mail:

侯江军(1995—),男,博士研究生

收稿日期: 2024-08-14

  网络出版日期: 2025-06-26

基金资助

江苏高校“青蓝工程”中青年学术带头人项目

江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目(JZ-010)

版权

版权所有,未经授权,不得转载。

Generative adversarial network-based intelligent grid partitioning of free-form surfaces

  • Jiangjun HOU ,
  • Jinyu LU , * ,
  • Chen CHEN ,
  • Shoufan YANG ,
  • Xiaowei ZHAI ,
  • Ximing XU
Expand
  • School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China

Received date: 2024-08-14

  Online published: 2025-06-26

Copyright

All rights reserved. Unauthorized reproduction is prohibited.

摘要

多样和不规则的建筑自由曲面使自由曲面网格划分成为难题,现有显示编程方法由于过于针对具体曲面,因此缺乏通用性。该文提出利用生成对抗网络模型挖掘并学习自由曲面与对应网格结构的内在规律,以实现在模型中输入自由曲面即可生成对应网格结构的目的。该文首先利用二维云图表示自由曲面,并将其作为模型的输入;其次,使用自编算法提取模型生成网格结构的节点坐标和各节点之间的拓扑关系,并将其投影至三维空间,获得三维自由曲面网格结构;最后,对比了该文所提方法与基于显示编程的三角形和四边形网格划分方法,并通过多个案例测试了该文所提方法。基于网格几何特性杆长和形状质量的评价结果表明:该文所提方法可实现多种形状自由曲面的网格划分。

本文引用格式

侯江军 , 陆金钰 , 陈辰 , 杨守钒 , 翟效伟 , 徐烯铭 . 基于生成对抗网络的自由曲面网格智能划分[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2025 , 65(7) : 1250 -1259 . DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.26.024

Abstract

Objective: Architectural free-form surfaces often rely on nonuniform rational B-splines for delineation, posing significant challenges for grid partitioning owing to their diverse and irregular configurations. Prevailing grid partitioning methods are tailored to specific free-form geometries, leading to a lack of universality in extant explicit programming algorithms because of their specificity. Structural design, including grid partitioning, largely depends on the empirical knowledge and intuitive judgment of designers. As interdisciplinary collaboration and efficient design processes escalate, the need for accuracy and speed has increased. To alleviate the intrinsic limitations of explicit programming and mitigate overdependence on the designer acumen, this paper proposes the use of a generative adversarial network model to elucidate and integrate the logical correlation between free-form surfaces and their corresponding grid structures. This approach enables the generation of grid structures from free-form surfaces as inputs to the generative adversarial network model. Methods: The process starts with a preprocessing regimen for free-form surfaces. To fit the two-dimensional input and output framework of the generative adversarial network model, a self-developed algorithm generates curvature and height cloud maps representing the free-form surface, which are used as inputs to the generative adversarial network model. The pix2pixHD model is modified to allow both curvature and height cloud maps to be input simultaneously into the generator and discriminator. These cloud maps are then fed into the grid generative adversarial network(GridGAN) model, which has been pretrained and validated to derive grid partitioning outputs. In the postprocessing phase, the two-dimensional grid data is transformed into three-dimensional grid structures by extracting nodal points and their topological relationships from the grid layout. This information is subsequently projected into three-dimensional space. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through a comparative analysis with two existing explicit programming grid partitioning algorithms (one quadrilateral and one triangular). Multiple examples are used to evaluate the generative design approach, employing evaluation metrics based on grid geometric properties such as rod length factor and shape quality factor. Results: The case studies indicated that the intelligent free-form grid partitioning method proposed in this paper performed comparably to the triangular and quadrilateral grid partitioning algorithms used in explicit programming. The maximum relative error recorded was 2.908% for the mean rod length and 1.133% for the shape quality factor, both of which fell within acceptable limits. Conclusions: These findings confirm that the proposed approach achieves grid partitioning outcomes comparable to those of various explicit programming algorithms. It effectively handles free-form surfaces with diverse shapes. This research introduces a methodological perspective in architectural design and establishes a robust foundation for future research and applications. It has the potential to catalyze the evolution of design practices toward greater efficiency and intelligence.

建筑自由曲面具有形状灵动、造型多样和视觉冲击力强等特点,通常采用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines, NURBS)表示。由于建筑自由曲面艺术性丰富,因此广泛应用于大跨空间建筑,如北京大兴国际机场、上海Raphael酒店、深圳湾体育中心、新加坡Changi机场和墨尔本Chadstone购物中心等。由于此类与自由曲面结合的大跨空间建筑不仅是重要的公共建筑,还是一座城市的名片,因此受到人们的广泛关注。鉴于该类建筑的重要性,建筑结构工程师对其自由曲面设计的研究日益加深。设计过程中需对建筑自由曲面进行网格划分,形成更小的网格建造单元。由于自由曲面形状多变,因此对其进行网格划分仍充满挑战。由于目前网格划分设计极大程度依赖设计师的经验和直觉,缺乏自动且高效的智能化网格划分方法,因此在多专业高效协作的条件下,探索快速且准确的智能化网格划分方法尤为重要。
目前,自由曲面网格结构划分方法主要有手动划分和基于显示编程的自动划分。手动划分方法灵活,但高度依赖设计人员,需投入大量的人力和物力;基于显示编程的自动划分方法较大地提高了网格划分效率。对于常规形状的自由曲面,研究人员已提出多种三角形和四边形网格划分方法[1-3]。然而,由于基于显示编程的自动划分方法需充分考虑曲面的特性,对每种特殊情况编写特定代码段,因此缺乏通用性。Gao等[4]为提升自由曲面网格划分质量,提出了利用引导线引导网格划分的方法,并通过上海辰山植物园场馆项目进行了实例验证。然而,该方法中引导线并非自动选择,每次网格划分均高度依赖设计人员的专业技术。Shepherd等[5]提出了持续对曲面进行子曲面划分的方法,在达到期望网格大小阈值后获得最终网格结构,并使用该方法完成了某设计挑战赛案例曲面的网格划分,但该方法仅适用于较规整曲面。为进一步提高网格划分方法的适用性,许多研究人员期望将物理原理作为切入点进行网格划分,但仍难体现网格划分方法的通用性[2, 6]。Peng等[7]提出了通用性优于前述方法的网格划分方法,然而该方法需考虑各种情况,代码非常复杂。此外,由于进行具体网格划分时,若存在编程人员未考虑的情况,网格划分算法将报错或无法达到预期结果,因此研究一种既能确保设计质量,又能提高效率的网格划分方法十分必要。
受计算机领域各成功应用案例的启发,土木工程领域的研究人员积极借助人工智能技术解决当前遇到的各种难题[8-12]。目前,成功应用于土木工程领域的人工智能技术包括基于深度学习的钢筋混凝土结构智能设计[13]、基于强化学习的高层住宅剪力墙设计[11]、基于生成对抗网络的剪力墙设计[14]和铸钢节点支座底板设计[15]等。本文受文[14, 16]的启发,引入生成对抗网络(generative adversarial networks, GAN)[17]使自由曲面网格结构的设计过程自动化,解决了基于显示编程的自动划分方法通用性不足的难点。GAN的对抗过程本质上是生成数据学习真实数据概率分布的过程[17],由于该过程中神经网络模型自动挖掘真实数据的潜在分布规律,因此可避免显式编程仅对自由曲面浅层规律进行编程可能导致的网格划分情况考虑不周、网格划分质量差和代码运行失败等问题。
为解决自由曲面形状多样导致无法使用基于显式编程的自动划分方法实现通用网格划分的问题,本文提出了利用GAN划分自由曲面网格方法,该方法包括数据集准备、GAN模型修改和模型训练及应用。本文将pix2pixHD模型[16](GAN模型的变体)调整为网格GAN(GridGAN)模型,并应用于网格划分。为验证本文所提方法的有效性和通用性,通过多个案例测试本文所提方法,并选取2种基于显示编程的网格划分方法作为对比。研究结果表明:GAN不仅能提供创新性设计方案,还提高了设计效率。本文研究结果可为建筑自由曲面设计提供参考,也为进一步研究和应用自由曲面网格划分方法奠定了坚实基础,并推动自由曲面网格划分设计实践向更高效和智能化方向发展。

1 自由曲面网格智能划分流程

自由曲面网格智能划分流程包括曲面预处理、网格划分设计和结果后处理3部分,如图 1所示。
图 1 自由曲面网格智能划分流程
本文首先通过自编算法获取自由曲面的曲率云图和高程(自由曲面中各点相对于最低点的高度值)云图;其次,将曲率云图和高程云图输入经预先训练且测试合格的GridGAN模型,利用GridGAN模型进行网格划分,获得GridGAN模型生成的网格划分结果;最后,对网格划分结果进行后处理,将二维网格数据转换为三维网格数据,包括提取网格结构的节点坐标和各节点间拓扑关系,并将二维节点信息投影至三维空间。
本文为得到合格的GridGAN模型,首先构建了包含建筑自由曲面网格结构、曲率云图和高程云图的样本数据库;其次,用该数据库训练GridGAN模型;最后,通过多种评价方法验证了训练结果,确保GridGAN模型达到应用标准。

2 自由曲面网格智能划分方法

本文利用深度学习数据驱动方法可挖掘已有数据规律的优势,基于pix2pixHD模型提出了以GridGAN模型为核心的自由曲面网格智能划分方法。

2.1 数据集制作

构建合理的训练数据对(模型的输入和输出)和确保足够的训练数据量是实现模型收敛的关键。其中,训练数据对的质量体现为输入与输出的强内在关系;足够的训练数据量有利于模型深入挖掘数据之间的内在规律。由于文[18-20]研究结果表明,表征曲面几何特性的曲率可描述并重构曲面,因此本文将曲率作为模型的输入,计算自由曲面各处的曲率值,用曲率云图表示自由曲面。另外,本文还使用自由曲面高程云图作为模型的输入,高程云图可补充曲面各点之间的相对位置信息,增加了输入数据维度。曲率云图和高程云图的制作流程如图 2所示,其中RGB为红绿蓝三原色的简称。本文参考文[21-22]网格划分方法划分自由曲面,并将获得的自由曲面网格结构作为模型输出的训练数据。
图 2 曲率云图和高程云图制作流程
本文在确定GridGAN模型的输入和输出形式后,首先选定一系列形状各异的自由曲面;其次,基于选定的自由曲面创建相应的曲率云图和高程云图;最后,划分选定的自由曲面,获得对应的自由曲面网格结构。由于GridGAN模型的输入和输出均为二维图像,因此本文选取自由曲面的投影最大面(俯视图)表示三维结构,典型自由曲面对应的曲率云图、高程云图和网格划分结果如图 3所示。需强调的是,由于本文采用俯视图表达曲面和网格结构,因此选定的自由曲面俯视投影不可有重叠部分,避免因重叠导致曲面信息表达不全,从而影响深度学习模型挖掘曲面和网格结构的内在规律。
图 3 典型自由曲面网格划分
为解决因获取真实工程设计图纸难而造成的训练数据量不足问题,本文通过参数化建模和数据增强技术扩充了训练数据量,如图 4所示。首先,构建了15个基本自由曲面,利用参数化方法调整基本自由曲面的几何特性,扩展得到300个不同的自由曲面样本,并制作了各样本的曲率云图和高程云图;其次,利用传统网格划分方法划分300个自由曲面;再次,采用计算机视觉领域的数据增强技术,旋转、平移和镜像300个自由曲面样本使训练集增至7 125个;最后,将数据集细分为训练集和测试集,分别用于训练和验证模型,得到的数据以高分辨率PNG格式保存。
图 4 数据增强示意图

2.2 GridGAN模型设计与训练

为实现模型单次输入可接收曲率云图和高程云图,并生成对应的自由曲面网格划分结果,GridGAN模型包含的处理模块如图 5所示。本文调整了生成器和鉴别器结构,生成器新增了一个图片输入接口,首先采用集联(concatenate)方式融合曲率云图与高程云图信息,然后将融合信息传输至神经网络,挖掘和提取信息;鉴别器新增了真实建筑自由曲面网格图片输入接口和生成器生成的虚假建筑自由曲面网格图片输入接口,在彩色通道处增加了模块,以集联输入的曲率云图,融合输入图片信息。
图 5 GridGAN模型结构示意图
GridGAN模型的训练过程主要为调整学习率、训练轮次(epoch)和网络层数等超参数。超参数调整后,设定模型训练时初始学习率为1×10-4,前50个epoch学习率保持不变;后50个epoch学习率呈线性衰减至0。另外,本文为强化特征匹配,设置损失函数中特征匹配项的权重系数为15。

2.3 数据维度转换

本文参考文[23]使用GridGAN模型生成建筑自由曲面网格后,通过提取网格节点坐标并确定节点间拓扑关系和将二维数据投影至三维空间这2个核心步骤,将自由曲面网格二维结构数据转换为结构工程应用所需的三维结构数据,如图 6所示。
图 6 数据维度转换示意图
本文通过单独训练pix2pixHD模型识别和标记网格节点,输入GridGAN模型生成的网格结构便可获得被标记的节点图像,进而精确提取节点坐标。本文通过自编算法获取网格节点坐标流程如图 7a所示。首先,利用像素过滤技术仅保留红色像素圆点;其次,利用OpenCV库的计算几何中心功能计算各圆点的中心坐标,获得网格节点的像素坐标;最后,通过平移和缩放基准参数调整像素坐标,获得节点的真实平面坐标。
图 7 网格节点坐标及节点间拓扑关系获取流程
本文通过计算各节点的相连杆件数量和识别所有相邻节点的坐标获得节点间拓扑关系,具体流程如图 7b所示。首先,按照网格节点序号依次截取网格节点及其邻接区域;其次,删除红色像素圆点,并计算当前截取区域内杆件数量和中心坐标;再次,从中心坐标开始向远离节点坐标方向搜索,直至搜索到红色像素圆点,该红色像素圆点位置的网格节点则为与当前节点相连的网格节点,即获取一对网格节点间的拓扑关系;最后,结合从图像中提取的平面坐标与建筑自由曲面的真实角点坐标,映射每个节点的三维坐标,进而完整地重构三维网格结构。

2.4 评价指标

本文使用基于自由曲面网格几何特性的杆长和形状质量[6, 24]评价GridGAN模型生成的自由曲面网格质量。杆长均值${\bar L}$表示如下[6]
$\bar{L}=\frac{1}{n} \sum\limits_{i=1}^n L_i.$
其中:n为杆件总数量;Li为第i根杆件的长度。杆长均方差SL表示如下:
$S_L=\frac{1}{n-1} \sum\limits_{i=1}^n\left(L_i-\bar{L}\right)^2 .$
本文选用网格单元形状质量系数评价自由曲面网格的规整性,根据不同组成单元,单个三角形网格的形状质量评价系数qit和四边形网格的形状质量评价系数qir分别表示如下[24]
$q_i^{\mathrm{t}}=\frac{4 \sqrt{3} S_{\triangle A B C}}{\left(|A B|^2+|B C|^2+|C A|^2\right)}, $
$q_i^{\mathrm{r}}=4 \sqrt[4]{\frac{S_{\triangle A B C} \cdot S_{\triangle A D C} \cdot S_{\triangle A D B} \cdot S_{\triangle C B D}}{\left(|A B|^2+|B C|^2\right)\left(|A D|^2+|C D|^2\right)\left(|A B|^2+|A D|^2\right)\left(|B C|^2+|C D|^2\right)}} .$
其中:qitqir均为qi的具体表达形式,二者几何意义相同,qi∈(0, 1]为第i个基本单元的形状质量评价系数,qi值越大表明网格单元的形状质量越好;ABCD均为基本单元的顶点;SΔABCSΔADCSΔADBSΔCBD均为基本单元顶点中任意3个顶点组成的三角形面积;|AB|、|BC|、|CD|、|AD|和|CA|均为基本网格单元的边长。综合考虑自由曲面所有单元的形状质量系数,自由曲面形状质量系数的均值${\bar q}$和均方差Sq分别表示如下[24]
$\bar{q}=\frac{1}{m} \sum\limits_{i=1}^m q_i ,$
$S_q=\sqrt{\frac{1}{m-1} \sum\limits_{i=1}^m\left(q_i-\bar{q}\right)^2} .$
其中m为自由曲面中基本单元的数量。

3 消融试验

与pix2pixHD模型[16]不同, GridGAN模型改变了输入形式(不考虑模型输入形式和输出结果维度转换方面的工作),使原来的单一输入变为曲率云图和高程云图双输入。由于输入的选择直接影响模型的网格结构生成质量,因此本文针对模型输入进行了消融试验,并论证了将曲率云图和高程云图共同作为模型输入的必要性。
本文将模型输入形式分为3种:仅使用曲率云图、仅使用高程云图、同时使用曲率云图和高程云图。仅使用曲率云图或仅使用高程云图时,采用pix2pixHD模型[16];同时使用曲率云图和高程云图时,采用GridGAN模型。模型的超参数按照2.2节GridGAN模型设计与训练的规定设置,其他未提及参数与pix2pixHD模型[16]设置相同。
不同输入对应的网格结构生成结果如图 8所示,仅使用曲率云图作为输入时,模型生成的网格结构不完整,三角形网格和四边形网格均存在大量不连续网格;仅使用高程云图作为输入时,模型的网格结构生成结果优于仅使用曲率云图,无大量中断的网格线,然而,由于三角形网格和四边形网格均存在局部网格线中断现象,因此仅使用高程云图作为模型输入也不可行;同时使用曲率云图和高程云图作为模型输入可生成高质量的网格结构,原因是将曲率云图和高程云图二维化表示时仅使用了19种RGB基本色,并基于此获得了渐变色,该过程会导致曲面信息缺失,而同时使用曲率云图和高程云图相当于从不同角度描述曲面特性,补充了曲面信息。
图 8 不同输入对应的网格结构

4 案例

为验证本文所提方法的有效性,选择10个不同形状的自由曲面(编号1—10)进行网格划分,如图 9所示。本文的目标为论证GAN可直接建立复杂建筑自由曲面与对应网格结构的内在规律关系,并实现GAN模型生成接近其学习的自由曲面网格划分数据的自由曲面网格结构。首先,使用基于显示编程的三角形[21]和四边形[22]网格划分方法分别划分10个自由曲面;其次,制作这10个自由曲面的曲率云图和高程云图,并输入GridGAN模型,获得对应的自由曲面网格划分结果;最后,经维度转换后获得以三角形网格和四边形网格为基本单元的自由曲面网格结构。若GridGAN模型可成功建立自由曲面与网格结构之间的内在规律关系,则GridGAN模型在推理阶段生成的自由曲面网格结构与显示编程方法划分的网格结构各项几何评价指标应高度一致。
图 9 自由曲面案例
自由曲面网格结构的生成质量随epoch的增加逐渐提高,不同阶段的可视化结果如图 10所示。本文首先定性评价网格的生成质量,网格清晰和完整时判定为合格。在训练初期,模型生成的网格出现模糊和杆件间连接错误等问题,网格质量不佳,无法正确构成网格结构。若无法通过定性评价,则无须进行定量评价,因为其必然不满足结构组成的基本要求。
图 10 网格生成质量随epoch的变化
本文定性和定量评价无视觉缺陷的自由曲面网格结构,以量化GridGAN模型的生成质量,对比传统网格划分方法与GridGAN模型的网格划分效果,三角形和四边形网格结构基于杆长的评价结果分别如表 12所示。对于三角形网格划分方法,GridGAN模型生成的网格${\bar L}$总体较大,最大相对误差为2.908%,而显示编程法生成的网格杆长更均匀,SL值整体较小;相反,对于四边形网格划分方法,显示编程法生成的${\bar L}$略大,最大相对误差为0.466%,但这2种方法生成的网格杆长均匀度相近,GridGAN模型在同一曲面的杆件均匀度稍优。
表 1 三角形网格杆长定量评价结果
自由曲面 ${\bar L}$ SL
显示编程法/m GridGAN/m 相对误差/% 显示编程法 GridGAN 误差
1 4.139 4.168 0.696 0.459 0.544 -0.085
2 4.018 4.066 1.181 0.488 0.611 -0.123
3 4.022 4.045 0.569 0.340 0.374 -0.034
4 4.247 4.127 2.908 0.863 0.537 0.326
5 4.237 4.304 1.557 0.630 0.698 -0.068
6 4.114 4.033 2.008 1.249 0.354 0.895
7 4.054 4.034 0.496 0.600 0.373 0.227
8 4.083 4.108 0.609 0.387 0.379 0.008
9 4.202 4.213 0.261 0.530 0.558 -0.028
10 4.143 4.252 2.563 0.339 0.458 -0.119
表 2 四边形网格杆长定量评价结果
自由曲面 ${\bar L}$ SL
显示编程法/m GridGAN/m 相对误差/% 显示编程法 GridGAN 误差
1 4.129 4.124 0.121 0.459 0.445 0.014
2 3.439 3.435 0.116 0.821 0.807 0.014
3 3.884 3.866 0.466 0.172 0.156 0.016
4 4.116 4.127 0.267 0.786 0.803 -0.017
5 3.501 3.498 0.086 0.672 0.659 0.013
6 3.891 3.888 0.077 0.365 0.358 0.007
7 3.819 3.813 0.157 0.078 0.155 -0.077
8 3.906 3.900 0.154 0.294 0.299 -0.005
9 4.212 4.211 0.024 0.930 0.935 -0.005
10 3.908 3.904 0.102 0.152 0.155 -0.003
本文进一步基于形状质量系数分析了显示编程法与GridGAN模型划分的自由曲面网格,评价结果分别如表 34所示,三角形网格和四边形网格的基本单元分别为三角形和四边形。显示编程法网格划分得到的基本单元的形状质量系数更接近1,说明显示编程法基本单元(三角形)形状更理想,但最大相对误差仅为1.133%,说明二者形状质量均值总体相差不大;从Sq看,2种方法划分的网格总体均匀度相似。表 3与4结果一致,从${\bar q}$和Sq角度衡量这2种方法,显示编程法与基于GridGAN模型的网格智能划分方法网格划分能力相似,进行四边形网格划分时,2种方法得到的自由曲面网格的${\bar q}$和Sq更接近。
表 3 三角形网格形状质量评价结果
自由曲面 ${\bar q}$ Sq
显示编程法 GridGAN 相对误差/% 显示编程法 GridGAN 误差
1 0.965 0.959 0.626 0.042 0.049 -0.007
2 0.958 0.948 1.055 0.096 0.073 0.023
3 0.978 0.978 0 0.041 0.037 0.004
4 0.956 0.960 0.417 0.077 0.052 0.025
5 0.939 0.945 0.635 0.084 0.056 0.028
6 0.980 0.980 0 0.035 0.036 -0.001
7 0.977 0.976 0.102 0.042 0.042 0
8 0.982 0.980 0.204 0.031 0.032 -0.001
9 0.960 0.955 0.524 0.049 0.056 -0.007
10 0.982 0.971 1.133 0.035 0.043 -0.008
表 4 四边形网格形状质量评价结果
自由曲面 ${\bar q}$ Sq
显示编程法 GridGAN 相对误差/% 显示编程法 GridGAN 误差
1 0.983 0.984 0.102 0.024 0.023 0.001
2 0.879 0.876 0.342 0.139 0.140 -0.001
3 0.997 0.997 0 0.004 0.004 0
4 0.920 0.917 0.327 0.037 0.042 -0.005
5 0.929 0.929 0 0.042 0.042 0
6 0.987 0.987 0 0.013 0.013 0
7 0.999 0.998 0.100 0.002 0.006 -0.004
8 0.979 0.978 0.102 0.017 0.017 0
9 0.899 0.897 0.223 0.068 0.068 0
10 0.998 0.998 0 0.003 0.003 0

5 结论

本文提出由人工智能驱动的GridGAN模型自由曲面网格划分方法,以解决当前显示编程方法面临的建筑自由曲面网格划分通用性不足问题。本文介绍了网格智能划分方法及流程,并结合实际案例详细对比了GridGAN模型与2种基于显示编程的网格划分方法的网格划分能力,得出如下结论:
1) 基于GridGAN模型的智能化网格划分方法无须显示编程和考虑曲面的具体特性,通用性更强。
2) 本文所提方法由数据驱动,网格划分结果是挖掘和学习已有网格划分规律的体现,包含更多网格划分深层规律,有助于减少设计过程对设计人员的依赖。
3) 本文所提方法与基于显示编程的三角形和四边形网格划分方法的网格划分能力相当。基于杆长均值的最大相对误差为2.908%,基于形状质量系数的最大相对误差为1.133%,均在可接受范围。
本文需进一步研究的内容包括但不限于以下几方面:1) 本文重点研究了基于GridGAN模型网格智能划分方法的通用性,并与2种显示编程方法进行比较。然而,为实现该过程本文在相同框架下训练了2个GridGAN模型,分别用于基本单元为三角形和四边形的自由曲面网格划分。然而,该过程可进一步简化,通过多模态数据融合在训练集中引入文本,实现训练1次GridGAN模型,即可完成2种或多种网格划分。2) 本文使用二维云图表征三维曲面的有效性虽已得到初步验证,但该方法要求曲面投影后不能重叠,存在一定的局限,探索更好的自由曲面表征方法仍十分必要。3) 阻碍本文所提方法充分发挥潜力的重要因素为缺乏充足和高质量的数据集,如何解决该问题仍需进一步思考。
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