CN103823949B - 一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统，包括数据库、用户请求服务系统、以及包含核心模块和设计应用模块的实时三维虚拟仿真设计控制系统，设计应用模块包含用于实现画中画地显示三维仿真产品外形和详细参数资料的子视图显示子模块、实现用OOP面向对象方式定义客房室内摆设物件的数学逻辑抽象模型以及作出运算处理方法的室内物件子模块、实现用OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型以及作出运算处理方法的RCU多媒体智能控制单元子模块、RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块和RCU Language传输子模块。本发明的系统及方法，用户使用的门槛要求低、修改方便且立体感强。

Description

一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机虚拟仿真技术，具体涉及一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统及方法。

背景技术

现在很多室内装修设计一般都是用3DMAX和AutoCAD软件把模型场景建好并输出一些静态的效果图,再根据效果图去组织施工,静态的效果图不方便修改，和不能按不同的角度仔细观察场景,而且学习那些软件的门槛过高,对于很多富有有创意但没有技术的普通设计者而言不能表达出他们的想法。而对一些技术比较高的设计者又担心效果设计好之后在当地市场上找不到类似的装修材料，使原本设计无法实现。以至找了一些其它的材料产品代替。使之最后整体风格可能不协调，严重影响视觉效果，也容易造成材料的浪费。又或者在设计时没有方便地了解到每种材料的采购价格，使在实现设计上的实际效果超出了成本预算。带来其它经济损失。而且在3DMAX的那些不是实时演算的三维软件上设计极不方便修改,每作一些小修改都要等上数小时重新渲染的过程时间。才能看到新的效果。严重影响工作效率。使户主和设计师沟通修改设计方案极之麻烦！

另外随着时代的进步与科学技术和用户的需求不段地发展，对一些高级室内环境，如：酒店客房，高尚住宅，办公场所，休闲娱乐场所,展览馆场所等…都希望安装自动化的智能多媒体控制系统。在以往的室内装修设计行业中的工作流水线下，单凭几张静态的效果图,不能有效地表达出那些控制系统通过操作后对整个环境变化所产生的影响,而且那些控制系统单元的部线需用大量的其它图纸和注解来说明清楚。需该行业专业人士才能看得懂。最终的户主根本不能在施工完成前了解到控制单元通过操纵后所产生的变化，到施工完成后，户主才发现控制配置不是他想要的效果时再去修改,需要大量返工，带来巨大的经济和时间损失。

所以在现今室内装修设计行业应用中急需一个能便捷，快速组合搭配出最终室内效果的设计云平台。里面包含产品展示区，使许多材料生产提供商在那里提供他们产品的虚以模型以供给设计师们选择搭配用，并能方便地帮他们统计用料的成本，极大地方便了设计，快速生成一个虚以的真实环境效果。使设计师们能提前在未施工装修之前感受畅游新设计的室内空间，及时发现不完美的地方给予快速修改。而对于实际装修施工团队来说，带给他们即是更加直观，可靠，可控的，可按不同的角度自由地观察虚以室内场景，了解更多的细节，而不是局限于以往表现力有限的静态图纸内。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统。

本发明的另一目的是提供一种应用于室内设计的智能设备控制布置方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统，其特征在于：包括

数据库，包含材料供应商品牌资料数据和三维虚拟仿真模型数据；

用户请求服务系统，用于处理来自实时三维虚拟仿真设计控制系统发送来的请求，并按请求来发送相关的数据给实时三维虚拟仿真设计控制系统；

实时三维虚拟仿真设计控制系统，包含核心模块和设计应用模块，其中设计应用模块包含以下部分：

子视图显示子模块，用于多弹出一个子窗口，实现画中画地显示三维仿真产品外形和详细参数资料，给予用户查看和选择添加到三维室内仿真场景里面去；

室内物件子模块，用OOP(Object-oriented programming，即面向对象的程序设计)面向对象方式定义客房室内摆设物件的数学逻辑抽象模型，以及客房室内摆设物件接收到不同消息怎样作出运算处理的方法；

RCU(Room Control Unit，即客房控制单元)多媒体智能控制单元子模块，用OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型，以及智能控制单元接收到发送给智能控制单元的不同消息怎样作出运算的处理的方法；

RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块，用于统计三维仿真空间中智能控制单元的数目，并读出这些智能控制单元对象的当前配置数据，再按每种不同控制单元的性质为智能控制单元对象转换生成RCU控制协议的语句，最终输出生成一个RCU Language文本文件，即RCU Language配置脚本；

RCU Language传输子模块，将生成好的RCU Language配置脚本传送到用户想要指定的装有兼容RCU控制协议规范生产的智能控制单元硬件设备的真实室内环境的终端内，使该真实室内环境内的所有智能控制单元硬件设备即时配置生效；

所述的核心模块，包含

内存管理子模块，用于管理程序在运行其间动态分配的内存空间，实现自动清理无用的内存空间和处理多对象共享的内存空间数据；

仿真空间场景管理模块，首先通过定时器不断调用虚拟仿真对象的更新程序，遇到有预设动画效果的仿真模型就按该仿真模型的动画描述结构信息插值计算出当前播放到时间的仿真模型顶点新位置和颜色变化信息数据；然后检测用户的添加操作，在相应的内存区里分配三维对象数据空间，把数据连入仿真空间场景管理，注册到相应地图区，将所有的三维仿真对象有效地组织在一起，以便能快速查找到三维仿真对象与三维仿真对象之间的关系，进入接受一系列的碰撞检测计算，拾取检测运算处理；接着将有碰撞到或点击到的三维仿真对象交由消息分发处理模块作相应的处理；最后按照仿真场景空间中的虚拟摄象机摆放位置、朝向、镜头角度，抽取出那些只有在当前虚拟摄像机能看到的三维仿真物体才送入三维仿真模型物件渲染模块处理；

三维仿真模型物件渲染模块，接收由仿真空间场景管理模块送来需要渲染的三维仿真物件对象，分别处理每个对象：先检索一下该仿真对象所在区域里受到哪些灯光照射影响，把有影响到的灯加入到该模型的渲染灯光队列，再通过光照材质计算，使三维模型顶点着色，设置多纹理使用状况，渲染HDR(High Dynamic Range Imaging高动态范围成像的)环境贴图，再把刚才处理过的顶点做自身的空间坐标变换，使它本来坐标数据是相对自身局部的变换到一个逻辑概念上的三维仿真世界空间中，之后再变换到虚拟摄像机局部坐标系里，进行透视投影变换，视口变换，最终计算得到每个模型顶点在显示屏幕上的坐标位置，再根据模型的材质引用分块来分批处理,把相应的纹理坐标，顶点坐标队列送到OpenGL(Open Graphics Library开放图形程序接口)的渲染管线，进行光栅化映射到屏幕处理，最终生成可以看见的屏幕显示图象；

材质系统模块，提供可在一个模型上引用几种不同的材质，材质并能多层嵌套起来，并能随着时间而变化。

所述的设计应用模块还包括客户端网络通信子模块，用于处理用户登陆，上传资料提交给用户请求服务系统，并接收用户发出的请求，向用户请求服务系统请求需要在子窗口区显示的三维虚拟仿真产品，以及发送、接收聊天记录；

本发明的另一目的通过以下的技术方案来实现：

一种应用于室内设计的智能设备控制布置方法，包含以下顺序的步骤：

S1.用户选择产品，客户端网络通信子模块通过用户请求服务系统从数据库中调用该产品的三维仿真外形和详细参数资料，并通过子视图显示子模块显示出来；

S2.判断该产品的三维仿真模型是否合适，若合适，则在界面上摆放好三维仿真模型并加入到仿真空间场景管理模块进行管理；若不合适，则用户重新进行选择产品；

S3.判断该产品是否为智能控制单元，若是，则由RCU多媒体智能控制单元子模块通过OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型，以及智能控制单元接收到发送给智能控制单元的不同消息怎样作出运算的处理的方法，并在界面上设置控制关系；

S4.RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块将智能控制单元对象的当前配置数据生成RCU控制配置脚本，并通过RCU Language传输子模块传送到用户想要指定的装有兼容RCU控制协议规范生产的智能控制单元硬件设备的真实室内环境的终端内，使该真实室内环境内的所有智能控制单元硬件设备即时配置生效。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、实施室内设计找材料极之方便，成本价格预算一目了然，也不用担心设计方案里用到的家具材料市面上买不到，本发明实现虚拟仿真和现实有机结合在一起，在本发明的三维虚拟仿真模型数据库里的模型数据都是由装修材料厂家委托虚拟仿真模型建模师按照产品实物建造出来，提供给虚拟仿真室内设计应用程序能访问到的虚拟仿真模型数据均有对应的实物,而且可以轻易地通过本发明平台上查找到供货商家资料和价格等。在实时三维虚拟仿真设计控制系统里也很方便地通过一键显示出整个设计方案里所用到的所有材料市场单价，和整个方案设计的预算总价钱等。

2、克服了设计制作周期长,本发明提供的数据库，能带给设计师用户快速准确地查找到想要的虚拟仿真装修材料模型,通过虚拟仿真室内设计应用程序简单直接地拖到显示画面中的虚拟仿真室内场景里即可，免除了设计师去建造实体装修材料的仿真模型和在现实市场上到处找相关装修材料的麻烦，从而节省大量时间，使更多精力能放到真正的设计中去。

3、克服了制作难度高设计过程孤燥的问题，以往的设计流程，室内设计师必须要掌握多种使用复杂的设计软件来交互使用实现整个设计任务，如：AutoCAD,3DMAX,V-Ray,Photoshop等软件的使用复杂度很高，而且某些产生文件不能直接地互通几个软件之间，需要手工转换，更坏的情况下还可能要设计师去制作两份不同软件下的对应数据文档，造成时间上的损失和维护上的麻烦，本发明提供了一整套完整的设计流程给室内设计师，设计师只管使用虚拟仿真室内设计应用程序即可完成整个设计，该应用程序能自动按设计方案来生成相关的CAD施工图档，甚至一并生成智能控制设备的配置文件，使复杂麻烦的和一般设计师不太懂的智能控制配置也可以由设计师来完成，本发明相关的虚拟仿真室内设计应用程序，使用简单，学习时间成本低。

4、克服了修改极不方便，设计不便交流等问题。以往的室内设计通常都是靠V-Ray来渲染单张静态效果图出来让户主看，每渲染一次所需好几个小时甚至更多的时间，如果户主要求某些地方作修改一下，或用料更变一下就意味着必须重新渲染才能看到修改过的效果，重而要反复修改是一个极之耗时的操作,

5、具备优于单张效果图的极佳表现力，使用本发明平台所做的设计方案，可以方便地传到服务器上,分享给其它用户观看，用户或设计师用户本身可以通过简单的操作在整个虚拟仿真室内环境里进行漫游体验，而且用户还能与当时的虚拟仿真室内环境产生互动，比如：开关灯，开电视等，在还未完成装修前率先模拟体验到整个室内环境。

附图说明

图1是本发明所述的一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统的结构框图；

图2是本发明所述的一种应用于室内设计的智能设备控制布置方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统，其特征在于：包括

数据库，包含材料供应商品牌资料数据和三维虚拟仿真模型数据；

用户请求服务系统，用于处理来自实时三维虚拟仿真设计控制系统发送来的请求，并按请求来发送相关的数据给实时三维虚拟仿真设计控制系统；

实时三维虚拟仿真设计控制系统，包含核心模块和设计应用模块，其中设计应用模块包含以下部分：

子视图显示子模块，用于多弹出一个子窗口，实现画中画地显示三维仿真产品外形和详细参数资料，给予用户查看和选择添加到三维室内仿真场景里面去；

室内物件子模块，即ROBJ(Room Object)，用OOP(Object-oriented programming，即面向对象的程序设计)面向对象方式定义客房室内摆设物件的数学逻辑抽象模型，以及客房室内摆设物件接收到不同消息怎样作出运算处理的方法；例如某个摆设物件被定义为是一个灯光物件,当用户通过界面操作,仿真场景空间便会向该灯光物件发出位移消息,并提供它的仿真场景空间新位置坐标数据,然后通过一系列的数学运算,把属于该灯光物件的所有多边型面变换到新位置的仿真空间地方,以实现灯光物件的移动操作,当用户操作要点亮灯光时,仿真场景空间便向该灯光物件发出开启消息,然后灯光物件便会向仿真场景空间提供它的照明信息数据来参与光照计算,让在仿真场景里受该灯光所照射影响到的多边型颜色变亮,以实现灯光物件的点亮操作；

RCU(Room Control Unit，即客房控制单元)多媒体智能控制单元子模块，用OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型，以及智能控制单元接收到发送给智能控制单元的不同消息怎样作出运算的处理的方法；例如某个摆设物件被定义为是一个开关物件,当用户在仿真场景空间里点击到开关时,仿真场景空间便会向该开关物件发出获取关联灯光物件消息(关联灯光需通过界面操作预先设置好),开关物件便查询自身的数据空间,找出所有关联灯光的名称再发给仿真场景空间,然后仿真场景空间便按这些灯光名来续个向这些灯光物件发送开启消息,使灯光点亮；

RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块，用于统计三维仿真空间中智能控制单元的数目，并读出这些智能控制单元对象的当前配置数据，再按每种不同控制单元的性质为智能控制单元对象转换生成RCU控制协议的语句，最终输出生成一个RCU Language文本文件，即RCU Language配置脚本；RCU Language是一个配置文本文件，描述哪些开关控制哪组灯、哪组强电设备等配置信息；

RCU Language传输子模块，将生成好的RCU Language配置脚本传送到用户想要指定的装有兼容RCU控制协议规范生产的智能控制单元硬件设备的真实室内环境的终端内，使该真实室内环境内的所有智能控制单元硬件设备即时配置生效；

客户端网络通信子模块，用于处理用户登陆，上传资料提交给用户请求服务系统，并接收用户发出的请求，向用户请求服务系统请求需要在子窗口区显示的三维虚拟仿真产品，以及发送、接收聊天记录；

核心模块，包含

内存管理子模块，用于管理程序在运行其间动态分配的内存空间，实现自动清理无用的内存空间和处理多对象共享的内存空间数据；

仿真空间场景管理模块，首先通过定时器不断调用虚拟仿真对象的更新程序，遇到有预设动画效果的仿真模型就按该仿真模型的动画描述结构信息插值计算出当前播放到时间的仿真模型顶点新位置和颜色变化信息数据；然后检测用户的添加操作，在相应的内存区里分配三维对象数据空间，把数据连入仿真空间场景管理，注册到相应地图区，将所有的三维仿真对象有效地组织在一起，以便能快速查找到三维仿真对象与三维仿真对象之间的关系，进入接受一系列的碰撞检测计算，拾取检测运算处理；接着将有碰撞到或点击到的三维仿真对象交由消息分发处理模块作相应的处理；最后按照仿真场景空间中的虚拟摄象机摆放位置、朝向、镜头角度，抽取出那些只有在当前虚拟摄像机能看到的三维仿真物体才送入三维仿真模型物件渲染模块处理；

三维仿真模型物件渲染模块，接收由仿真空间场景管理模块送来需要渲染的三维仿真物件对象，分别处理每个对象：先检索一下该仿真对象所在区域里受到哪些灯光照射影响，把有影响到的灯加入到该模型的渲染灯光队列，再通过光照材质计算，使三维模型顶点着色，设置多纹理使用状况，渲染HDR环境贴图，再把刚才处理过的顶点做自身的空间坐标变换，使它本来坐标数据是相对自身局部的变换到一个逻辑概念上的三维仿真世界空间中，之后再变换到虚拟摄像机局部坐标系里，进行透视投影变换，视口变换，最终计算得到每个模型顶点在显示屏幕上的坐标位置，再根据模型的材质引用分块来分批处理,把相应的纹理坐标，顶点坐标队列送到OpenGL的渲染管线，进行光栅化映射到屏幕处理，最终生成可以看见的屏幕显示图象；

材质系统模块，提供可在一个模型上引用几种不同的材质，材质并能多层嵌套起来，并能随着时间而变化。

一种应用于室内设计的智能设备控制布置方法，包含以下顺序的步骤：

S1.用户选择产品，客户端网络通信子模块从数据库中调用该产品的三维仿真外形和详细参数资料，并通过子视图显示子模块显示出来；

S2.判断该产品的三维仿真模型是否合适，若合适，则在界面上摆放好三维仿真模型并加入到仿真空间场景管理模块进行管理；若不合适，则用户重新进行选择产品；

S3.判断该产品是否为智能控制单元，若是，则由RCU多媒体智能控制单元子模块通过OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型，以及智能控制单元接收到发送给智能控制单元的不同消息怎样作出运算的处理的方法，并在界面上设置控制关系；

S4.RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块将智能控制单元对象的当前配置数据生成RCU控制配置脚本，并通过RCU Language传输子模块传送到用户想要指定的装有兼容RCU控制协议规范生产的智能控制单元硬件设备的真实室内环境的终端内，使该真实室内环境内的所有智能控制单元硬件设备即时配置生效。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种应用于室内设计的智能设备控制布置系统，其特征在于：包括

数据库，包含材料供应商品牌资料数据和三维虚拟仿真模型数据；

用户请求服务系统，用于处理来自实时三维虚拟仿真设计控制系统发送来的请求，并按请求来发送相关的数据给实时三维虚拟仿真设计控制系统；

实时三维虚拟仿真设计控制系统，包含核心模块和设计应用模块，其中设计应用模块包含以下部分：

子视图显示子模块，用于多弹出一个子窗口，实现画中画地显示三维仿真产品外形和详细参数资料，给予用户查看和选择添加到三维室内仿真场景里面去；

室内物件子模块，用OOP面向对象方式定义客房室内摆设物件的数学逻辑抽象模型，以及客房室内摆设物件接收到不同消息怎样作出运算处理的方法；

RCU多媒体智能控制单元子模块，用OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型，以及智能控制单元接收到发送给智能控制单元的不同消息怎样作出运算的处理的方法；

RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块，用于统计三维仿真空间中智能控制单元的数目，并读出这些智能控制单元对象的当前配置数据，再按每种不同控制单元的性质为智能控制单元对象转换生成RCU控制协议的语句，最终输出生成一个RCU Language文本文件，即RCU Language配置脚本；

RCU Language传输子模块，将生成好的RCU Language配置脚本传送到用户想要指定的装有兼容RCU控制协议规范生产的智能控制单元硬件设备的真实室内环境的终端内，使该真实室内环境内的所有智能控制单元硬件设备即时配置生效。

2.根据权利要求1所述的应用于室内设计的智能设备控制布置系统，其特征在于:所述的核心模块，包含

内存管理子模块，用于管理程序在运行其间动态分配的内存空间，实现自动清理无用的内存空间和处理多对象共享的内存空间数据；

仿真空间场景管理模块，首先通过定时器不断调用虚拟仿真对象的更新程序，遇到有预设动画效果的仿真模型就按该仿真模型的动画描述结构信息插值计算出当前播放到时间的仿真模型顶点新位置和颜色变化信息数据；然后检测用户的添加操作，在相应的内存区里分配三维对象数据空间，把数据连入仿真空间场景管理，注册到相应地图区，将所有的三维仿真对象有效地组织在一起，以便能快速查找到三维仿真对象与三维仿真对象之间的关系，进入接受一系列的碰撞检测计算，拾取检测运算处理；接着将有碰撞到或点击到的三维仿真对象交由消息分发处理模块作相应的处理；最后按照仿真场景空间中的虚拟摄象机摆放位置、朝向、镜头角度，抽取出那些只有在当前虚拟摄像机能看到的三维仿真物体才送入三维仿真模型物件渲染模块处理；

三维仿真模型物件渲染模块，接收由仿真空间场景管理模块送来需要渲染的三维仿真物件对象，分别处理每个对象：先检索一下该仿真对象所在区域里受到哪些灯光照射影响，把有影响到的灯加入到该模型的渲染灯光队列，再通过光照材质计算，使三维模型顶点着色，设置多纹理使用状况，渲染HDR环境贴图，再把刚才处理过的顶点做自身的空间坐标变换，使它本来坐标数据是相对自身局部的变换到一个逻辑概念上的三维仿真世界空间中，之后再变换到虚拟摄像机局部坐标系里，进行透视投影变换，视口变换，最终计算得到每个模型顶点在显示屏幕上的坐标位置，再根据模型的材质引用分块来分批处理,把相应的纹理坐标，顶点坐标队列送到OpenGL的渲染管线，进行光栅化映射到屏幕处理，最终生成可以看见的屏幕显示图象；

材质系统模块，提供可在一个模型上引用几种不同的材质，材质并能多层嵌套起来，并能随着时间而变化。

3.根据权利要求1所述的应用于室内设计的智能设备控制布置系统，其特征在于:所述的设计应用模块，还包括客户端网络通信子模块，用于处理用户登陆，上传资料提交给用户请求服务系统，并接收用户发出的请求，向用户请求服务系统请求需要在子窗口区显示的三维虚拟仿真产品，以及发送、接收聊天记录。

4.一种应用于室内设计的智能设备控制布置方法，其特征在于，包含以下顺序的步骤：

S1.用户选择产品，客户端网络通信子模块通过用户请求服务系统从数据库中调用该产品的三维仿真外形和详细参数资料，并通过子视图显示子模块显示出来；

S2.判断该产品的三维仿真模型是否合适，若合适，则在界面上摆放好三维仿真模型并加入到仿真空间场景管理模块进行管理；若不合适，则用户重新进行选择产品；

S3.判断该产品是否为智能控制单元，若是，则由RCU多媒体智能控制单元子模块通过OOP面向对象方式定义智能控制单元的数学逻辑抽象模型，以及智能控制单元接收到发送给智能控制单元的不同消息怎样作出运算的处理的方法，并在界面上设置控制关系；

S4.RCU控制协议的控制配置脚本文件输出子模块将智能控制单元对象的当前配置数据生成RCU控制配置脚本，并通过RCU Language传输子模块传送到用户想要指定的装有兼容RCU控制协议规范生产的智能控制单元硬件设备的真实室内环境的终端内，使该真实室内环境内的所有智能控制单元硬件设备即时配置生效。