[发明专利]一种三维虚拟室内设计方案的生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种三维虚拟室内设计方案的生成方法。

背景技术

在虚拟现实领域中，三维场景的设计与建模是最重要并且最耗人力的工作之一。建筑物的三维模型作为重要的场景模型具有广泛的应用，例如楼盘展示、安全预演、虚拟家装等等。而目前三维场景主要由美术人员手工建模，需要专业的知识技术和较长的建模周期。面对日益增长的三维场景建模需求，如何提高场景建模效率成为了一个重要课题。虚拟三维场景的自动生成技术为提高场景建模效率作出了重要贡献，该技术主要有两类实现方案，一是基于约束的空间自动布局技术，一是基于知识的从文本到三维场景的转换。从现有的方法来看，大部分生成场景的过程是“从无到有”的构建，很少有对现有场景进行复用与共享，建模效率还有待提高。

现有技术方案一是一种基于本体技术的三维场景建模方法和系统，该方案是针对已有建模方法成本高、耗费大，建模过程过于复杂的缺点提出的一种可以整合领域专家对建模场景描述的本体建模方法及系统。方案具有交互简单，易于使用，构建的场景符合客观事实，特别是针对需建立符合特定历史规定的历史场景的应用过程中，该发明能够较好的将历史学家、建筑学家、计算机专家等对历史场景的正确描述结合起来，构建出符合历史和地理特点的特定历史场景。缺点是需要预先准备领域知识，只适用于具有明确特征的室外场景。

现有技术方案二是一种基于实例和约束的三维场景概念设计系统，该系统首先根据所获取的场景实例中所蕴含的不同层次的语义信息，对其进行场景元素过滤和场景语义标注，并由此构建三维场景实例库；相应地，对场景中可能出现的元素类别进行分类和语义标注，并建立场景元素库。接着，应用基于实例的方法，并结合场景设计过程中涉及到的知识，得到与实例特征相近的三维场景。该方案的缺点是根据对目标场景的描述，在实例库中找到相似案例生成具体的目标场景，不支持从三维场景获取相关信息生成新的三维场景。

在虚拟家装的应用中，室内设计是一个重要的模块。使用现有的交互式室内设计软件，完整地完成一套房子的装修设计耗时很大。而目前的生成三维场景的大多数方法都是只能生成单个场景，不能通过对某一类场景风格的学习生成具有相同风格的另一个场景。

发明内容

为了提高风格化室内场景建模的效率，本发明提出了一种三维虚拟室内设计方案的生成方法，针对交互式虚拟家居设计的应用，能够复制三维虚拟室内场景的设计风格，能够快速生成室内三维设计模型，解决快速生成与样板房见具有相同设计风格的室内场景的设计方案的问题。

本发明的主要思想在于从已有室内装修风格样本中提取相应风格特征的参数，指导新的场景生成，然后将相应的风格参数转换为三维表现形式，复制于待装修的毛坯房的三维模型中，最后通过约束函数调整毛坯房中各设计元素的位置和比例关系，生成完整的风格统一的室内设计方案。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种三维虚拟室内设计方案的生成方法，包括步骤：

A、在模型数据库中存储室内设计元素的三维模型，每个设计元素的三维模型具有唯一ID号和所属类别；

B、输入已装修好的样板房的三维模型，提取每个房间的名称以及房间的风格特征参数和家具布局特征参数，生成描述设计风格的语义文件；

C、输入待装修的毛坯房的三维模型，根据毛坯房每个房间的名称从所述语义文件中获取相同名称样板房房间的风格特征参数和家具布局特征参数；

D、根据所述风格特征参数从模型数据库中获取对应的设计元素三维模型，添加在待装修的毛坯房的三维模型中；

E、根据所述语义文件中对应的家具布局特征参数获取模型数据库中对应的家具模型，并添加在房间的对应位置，生成毛坯房的三维虚拟室内设计模型。

作为上述技术方案的优选，所述步骤A中室内设计元素包括地板、墙壁、门、窗和家具。

作为上述技术方案的优选，所述步骤B中

风格特征参数包括地面材质、墙面材质、地面与墙面的颜色对比度、门和窗的id号、家具的id号和该家具在该房间内的局部坐标；

家具布局特征参数包括该家具在房间内的局部坐标、家具背面与最临近墙的夹角、是否靠墙和是否靠角落。

作为上述技术方案的优选，所述步骤B中生成语义文件是将所述风格特征参数和每个房间内家具布局特征参数组织为xml格式的文件。

作为上述技术方案的优选，所述步骤C进一步包括以下步骤：

将毛坯房的房间称为目标房间，样板房的房间称为源房间，设目标房间数量为i，源房间的数量为j；