CN107527277B - 一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统。本发明包括室内窗户识别模块、窗帘模型生成模块、窗帘褶皱实时变化模块、个性化定制模块、后台数据管理模块以及其他功能模块。室内窗户识别模块用于识别用户导入室内图像的窗户信息；窗帘模型生成模块根据窗户的位置以及窗户的高度和宽度，生成相应的窗帘模型；窗帘褶皱实时变化模块是在窗帘初始模型的基础上，利用移动端触摸屏的特性，模拟现实生活中拉窗帘的过程，使得窗帘褶皱的大小随着手指在屏幕上的移动位置发生变化；个性化定制模块用于更换窗帘的颜色。本发明结合移动端的特性，将挑选窗帘的过程简单化，满足用户随时随地查看窗帘与室内装修风格搭配效果，提供更加直观的装饰效果图。

Description

一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统

技术领域

本发明设计虚拟展示以及智能装修等技术领域，具体设计一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，人们对物质的生活水平要求越来越高，人们对房子的要求不再是仅满足基本的居住需求，更多的是希望房子的装修装饰能体现个人的审美水平。窗帘作为室内装饰中不可缺少的内容之一，其对于协调整个房间的装饰氛围起着非常重要的作用。传统的窗帘挑选方式需要去窗帘市场进行挑选，窗帘市场展示的窗帘也仅仅是窗帘种类、样式中的冰山一角，用户挑选到合适的窗帘将耗费大量的时间和精力，有时候用户并不一定能挑选到自己满意的窗帘，这时候用户更希望结合自己房间的装修风格定制合适的窗帘。

目前，人们挑选窗帘时，若想查看自己挑选的窗帘是否与自己的居室相搭配，大多是由装修公司利用专业的设计装修软件，根据用户的需求进行窗帘设计，有时设计的户型并不是用户已经装修好的房间，且需要具备一定的电脑知识在电脑端操作，不方便用户随时随地操作，费时费力。而移动设备比如安卓手机近几年呈现井喷式发展，几乎人手一机，且移动设备的图形处理能力越来越强，计算机动画在手机上运行也越来越流畅，结合移动设备中独特的触摸屏硬件设备，开发一种交互性较好的虚拟展示系统显得尤为可能。

发明内容

基于窗帘市场的现状结合移动端可触摸的特性，本发明的目的是提供一种方便、操作简单的智能窗帘装饰设计系统，将繁琐的窗帘挑选过程简单化，用户可以随时随地进行拍摄自己已经装修好的房间，并对室内窗户智能生成相应的窗帘，用户还可以模拟真实情况中窗帘拉动过程中的窗帘褶皱大小的变化，这为用户提供了更加便捷、更加直观的效果图。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统，包括室内窗户识别模块、窗帘模型生成模块、窗帘褶皱实时变化模块、个性化定制模块、后台数据管理模块以及其他功能模块；

室内窗户识别模块用于识别用户导入室内图像的窗户信息；窗户信息包括窗户的位置、窗户的宽度和窗户的高度；窗户的位置具体是指室内图像中窗户的最小外接矩形的四个顶点的坐标点，窗户的宽度和窗户的高度是指窗户轮廓的的最小正外接矩形的宽度和高度；

窗帘模型生成模块根据窗户信息，即根据窗户的位置以及窗户的宽度和高度，系统从数据库中获取一张默认的图像，在图像中嵌入一个网格，在网格中选择若干控制点，建立图像的网格模型，通过改变图像中网格控制点的位置，使图像中所有的像素点按照变形函数自动调整到对应的坐标位置，同时改变图像中各个像素点的透明度，建立窗帘初始模型；窗帘初始模型包括窗帘褶皱的个数、窗帘褶皱的大小、窗帘褶皱中凹进去与凸出来的图像明暗度的信息；

窗帘褶皱实时变化模块是在窗帘初始模型的基础上使得窗帘褶皱的大小发生变化；利用移动端屏幕可触摸的特性，记录用户手指在移动端屏幕上滑动的水平距离t_x，窗帘的褶皱的状态根据t_x的大小按照变形函数发生相应的变化；当用户手指离开移动端屏幕时，窗帘褶皱的变化也会立即停止；

个性化定制模块用于更换窗帘，包括更换窗帘的颜色或根据窗帘的颜色样式设计窗帘的帘头；

后台数据管理模块用于管理用户以及商品的信息；

其他功能模块实现的功能包括：商品的收藏、用户讨论专区、窗帘样式的分享和购物车。

所述的室内窗户识别模块的实现步骤如下：

步骤1：获取包含窗户的室内图像，对室内图像进行预处理得到灰度图像；

步骤2：对灰度图像进行阈值分割得到二值图像，利用数学形态学中的开运算对二值图像进行缺陷修补，采用拓扑结构分析提取图像中物体的轮廓并用序列坐标点的方式存储各物体轮廓信息；

步骤3：根据室内窗户的轮廓特点筛选出符合窗户区域的轮廓，求取符合窗户区域的各轮廓的最小正外接矩形，并计算两两最小正外接矩形间的最短距离d；

步骤4：利用最小生成树根据步骤3求得的d，对符合窗户区域轮廓的最小外接矩形进行分类与合并，确定窗户区域；

步骤5：输出窗户的最小正外接矩形信息，即窗户的位置、窗户的宽度和窗户的高度。

步骤3中所述的室内窗户的轮廓特点是指室内窗户的整体形状以矩形居多，整个窗户由玻璃和一些用来支撑玻璃的梁组成，梁的面积远远小于玻璃的面积且呈现直线结构，支撑玻璃的梁把整个窗户分成了多个小矩形；由于杂物影响，整个室内图像经过预处理、阈值分割、形态学开运算处理后得到的二值图像，在轮廓提取过程中也会把杂物当做窗户区域的轮廓；而各个物体轮廓的最小正外接矩形之间存在水平关系、垂直关系、包含关系这三种关系，利用这三种关系计算两两最小正外接矩形间的最短距离d，经过多次试验验证，d的取值范围是(30,50)；所述的杂物包括花盆、衣柜、室内其他电器以及室外景物。

所述的窗帘模型生成模块，将默认生成窗帘初始模型的图像导入到系统中，实现步骤如下：

步骤(1):获取生成窗帘初始模型的图像I；识别图像I的宽度和高度，记图像I宽度为w,图像I的高度为h；

步骤(2)：以图像I的左上角为原点(0,0),水平方向为X轴，垂直方向为Y轴建立直角坐标系XOY，得到原图像I上像素点p_k的坐标(p_kx,p_ky),1≤k≤w×h；

步骤(3)：将图像I在水平方向上均匀划分成m_x段，在垂直方向上均匀划分成m_y段,图像I被分成一个由m_x×m_y个小方格组成的规则四边形网格M；网格线之间的交点称为网格的顶点，所有的顶点构成顶点集V＝{v_ij}，i＝1,2,3,….,m_x+1；j＝1,2,3,….,m_y+1，其中顶点v_ij的坐标记为(v_ijx,v_ijy)；网格M顶点间的连线称为网格的边，边的集合记为E；则所述网格M表示为M＝(V，E)；

步骤(4)：初始化缩放因子r＝0.5，让图像I上的所有控制点的横坐标按照线性公式发生形变，让图像I上的所有控制点的纵坐标按照类正弦公式发生形变，记变形后的图像为I'，所述图像I与变形后的图像I'形成二维空间的映射关系I→I'，其顶点(控制点)对应关系为V→V'，变形前后的边对应关系为E→E'，则变形后的网格可表示为M'＝(V',E')；

步骤(5)：对图像I'进行透明度调整，目的是使图像产生视觉上的凹凸效果；所述图像I'控制点v'_ij的透明度A_ij＝255-(h-h'_ii)×2；所述透明度的取值范围是0-255，若A_ij>255那么A_ij＝255；若A_ij<0那么A_ij＝0；输出窗帘模型。

步骤(4)中所述的所有控制点的横坐标的线性变换公式为

所有控制点的纵坐标的类正弦变形公式为

其中，

h'_ij表示控制点v_ij处图像I'的高度；K＝C(1-r)，K表示形变产生的皱褶大小；C是常量，用来控制形变产生的初始状态的皱褶大小，C＝50；n为预先设定的皱褶个数；

表示控制点v'_ij相对v_ij在纵坐标方向的偏移量；r为缩放因子。

窗帘褶皱实时变化模块的实现步骤如下：

步骤①：记录窗帘模型中对应网格中控制点的坐标；

步骤②：利用移动端触摸屏的特性，记用户手指按下屏幕时所对应窗帘模型上的坐标点为p_s，记用户手指在屏幕上移动一定的距离后抬起时所对应窗帘模型上的坐标点为p_d，则用户在窗帘模型上移动的水平距离为t_x＝|p_dx-p_sx|，缩放因子

步骤③：图像I'上的所有控制点的横坐标按照线性公式发生形变，图像I'上的所有控制点的纵坐标按照类正弦公式发生形变；对图像I'的变形进行边界约束；

步骤④：系统自动记录窗帘模型在形变过程中控制点坐标的变化，当用户手指再次在移动端屏幕上移动时，重复步骤②和步骤③。

步骤③中所述的控制点横坐标与纵坐标的变形公式如下：

所述的所有控制点的横坐标的线性变换公式为

所有控制点的纵坐标的类正弦变形公式为

其中，

h'_ij表示控制点v_ij处图像I'的高度；K＝C(1-r′)，K表示形变产生的皱褶大小；C是常量，用来控制形变产生的初始状态的皱褶大小，C＝50；n为预先设定的皱褶个数；

表示控制点v'_ij相对v_ij在纵坐标方向的偏移量；缩放因子r′随着用户手指水平移动的距离不同而不同；对图像I'变形的边界约束为：

所述的左边界上的横坐标v'_i1x＝0是指在所述图像I'变形过程中，若左边界上的横坐标v'_i1x<0，则v'_i1x＝0；所述的上边界上的纵坐标v'_1jy＝0是指在所述图像I'变形过程中，若上边界上的纵坐标v'_1jy<0，则v'_1jy＝0；所述的右边界上的横坐标

是指所述图像I'变形过程中，若右边界上的横坐标

则

所述的下边界上的纵坐标

是指所述图像I'变形过程中，若下边界上的纵坐标

则

本发明有益效果如下：

(1)本发明是基于移动端的智能窗帘装饰系统，方便用户随时随地查看本系统推送的有关窗帘的消息，克服了时间、地域的限制；

(2)操作简单，无需具备专业的知识，只要正对窗户拍照，系统就会自动生成相应的窗帘，为用户提供直观的装饰效果；

(3)提供个性化定制功能，系统数据库中有多种款式的窗帘供用户挑选，用户还可以根据自己的喜好设计窗帘的褶皱个数和褶皱大小。

附图说明

图1是本发明基于移动端智能窗帘装饰系统设计方法的系统图；

图2是本发明室内窗户识别模块检测窗户的流程图；

图3是本发明室内窗户识别模块中物体轮廓的位置关系；

图4是本发明的单个窗帘模型；

图5是本发明用户手指在触摸屏上移动的距离.

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于移动端智能窗帘装饰设计系统，包括的功能模块有：室内窗户识别模块1、窗帘模型生成模块2、窗帘褶皱实时变化模块3、个性化定制模块4、后台数据管理模块5以及其他功能模块6。

室内窗户识别模块1用于检测和识别用户导入的室内图像中的窗户位置。用户导入的图像可来自用户手机拍摄的包含窗户的室内图像，也可以是来自制图软件生成的包含窗户的室内图像。室内窗户识别模块1对导入的室内图像通过图像处理技术和最小生成树算法把图像中窗户的位置和窗户的宽度、高度等信息提取出来，把这些信息传递给窗帘模型生成模块2，使窗帘模型生成模块2生成相应大小的窗帘。

如图2所示，室内窗户识别模块1识别窗户的流程是：对导入的室内图像进行预处理获得灰度图，采用阈值分割的方式对灰度图进行分割获得二值图，利用数学形态学的非线性滤波特性对二值图进行先腐蚀后膨胀的开运算操作进行缺陷修补，消除二值图像中的噪声与缺陷。采用拓扑结构分析方法提取轮廓，以序列坐标点的形式存储轮廓像素点的信息；再通过边界值提取符合条件的轮廓的最小正外接矩形；判断所有轮廓的最小正外接矩形的位置关系，求得所有最小正外接矩形之间的距离，最后利用最小生成树对轮廓矩形进行分类，合并所有符合窗户轮廓要求的最小正外接矩形，得到窗户的位置和窗户的宽度、高度。其中，轮廓提取后各个轮廓的最小外接矩形的位置关系存在三种情况，即水平关系、垂直关系和包含关系，如图3所示，

窗帘模型生成模块2是根据室内窗户识别的窗户信息生成相应的窗帘，窗帘模型是根据系统设置默认参数，如褶皱个数以及窗帘凹进去与凸出来的窗帘颜色的透明度来生成窗帘的，如图4所示。用户可用手指触摸屏幕模拟现实生活中拉窗帘的状态，窗帘褶皱状态会随着用户手指移动的方向、移动的距离发生改变，如图5所示手指移动的距离。

个性化定制模块4用于更换窗帘的颜色。用户可在数据库中挑选自己喜欢的窗帘，对默认的窗帘进行替换。

后台管理模块5用于管理商品与用户的信息，包括用户注册、登录、商品列表、个性化定制保存这些功能。注册功能包括用户名、密码、电话、邮箱等必填内容，也包括性别、生日、房间装修风格等可选信息。用户可根据之前注册的信息登录到智能装饰系统中，查看详细的系统内容；也可以选择匿名查看信息，但是查看的内容有限。用户在智能装饰系统中，对个性化定制的窗帘可保存到数据库中，用户可以随时查看。

其他功能模块6实现的功能包括：商品的收藏、用户讨论专区、窗帘样式的分享和购物车。商品的收藏是指用户可以把自己喜欢的商品收藏起来。用户讨论专区是指用户可以对自己感兴趣的商品的质量、价格、样式等与其他用户讨论或者卖家进行商讨。窗帘样式的分享是指用户可以把自己感兴趣的窗帘或者自己制作的窗帘通过QQ、微博、微信分享给其他人看。购物车是指用户可以把自己想购买的窗帘加入到购物车进行购买。

Claims (3)

1.一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统，其特征在于包括室内窗户识别模块、窗帘模型生成模块、窗帘褶皱实时变化模块、个性化定制模块、后台数据管理模块以及其他功能模块；

室内窗户识别模块用于识别用户导入室内图像的窗户信息；窗户信息包括窗户的位置、窗户的宽度和窗户的高度；窗户的位置具体是指室内图像中窗户的最小外接矩形的四个顶点的坐标点，窗户的宽度和窗户的高度是指窗户轮廓的最小正外接矩形的宽度和高度；

窗帘模型生成模块根据窗户信息，即根据窗户的位置以及窗户的宽度和高度，系统从数据库中获取一张默认的图像，在图像中嵌入一个网格，在网格中选择若干控制点，建立图像的网格模型，通过改变图像中网格控制点的位置，使图像中所有的像素点按照变形函数自动调整到对应的坐标位置，同时改变图像中各个像素点的透明度，建立窗帘初始模型；窗帘初始模型包括窗帘褶皱的个数、窗帘褶皱的大小、窗帘褶皱中凹进去与凸出来的图像明暗度的信息；

窗帘褶皱实时变化模块是在窗帘初始模型的基础上使得窗帘褶皱的大小发生变化；利用移动端屏幕可触摸的特性，记录用户手指在移动端屏幕上滑动的水平距离t_x，窗帘的褶皱的状态根据t_x的大小按照变形函数发生相应的变化；当用户手指离开移动端屏幕时，窗帘褶皱的变化也会立即停止；

个性化定制模块用于更换窗帘，包括更换窗帘的颜色或根据窗帘的颜色样式设计窗帘的帘头；

后台数据管理模块用于管理用户以及商品的信息；

其他功能模块实现的功能包括：商品的收藏、用户讨论专区、窗帘样式的分享和购物车；

所述的室内窗户识别模块的实现步骤如下：

步骤1：获取包含窗户的室内图像，对室内图像进行预处理得到灰度图像；

步骤2：对灰度图像进行阈值分割得到二值图像，利用数学形态学中的开运算对二值图像进行缺陷修补，采用拓扑结构分析提取图像中物体的轮廓并用序列坐标点的方式存储各物体轮廓信息；

步骤3：根据室内窗户的轮廓特点筛选出符合窗户区域的轮廓，求取符合窗户区域的各轮廓的最小正外接矩形，并计算两两最小正外接矩形间的最短距离d；

步骤4：利用最小生成树根据步骤3求得的d，对符合窗户区域轮廓的最小外接矩形进行分类与合并，确定窗户区域；

步骤5：输出窗户的最小正外接矩形信息，即窗户的位置、窗户的宽度和窗户的高度；

步骤3中整个窗户由玻璃和用来支撑玻璃的梁组成，梁的面积远远小于玻璃的面积且呈现直线结构，支撑玻璃的梁把整个窗户分成多个小矩形；由于杂物影响，整个室内图像经过预处理、阈值分割、形态学开运算处理后得到的二值图像，在轮廓提取过程中也会把杂物当做窗户区域的轮廓；而各个物体轮廓的最小正外接矩形之间存在水平关系、垂直关系、包含关系这三种关系，利用这三种关系计算两两最小正外接矩形间的最短距离d，经过多次试验验证，d的取值范围是(30,50)；所述的杂物包括花盆、衣柜、室内其他电器以及室外景物；

所述的窗帘模型生成模块，将默认生成窗帘初始模型的图像导入到系统中，实现步骤如下：

步骤(1):获取生成窗帘初始模型的图像I；识别图像I的宽度和高度，记图像I宽度为w,图像I的高度为h；

步骤(2)：以图像I的左上角为原点(0,0),水平方向为X轴，垂直方向为Y轴建立直角坐标系XOY，得到原图像I上像素点p_k的坐标(p_kx,p_ky),1≤k≤w×h；

步骤(3)：将图像I在水平方向上均匀划分成m_x段，在垂直方向上均匀划分成m_y段,图像I被分成一个由m_x×m_y个小方格组成的规则四边形网格M；网格线之间的交点称为网格的顶点，所有的顶点构成顶点集V＝{v_ij}，i＝1,2,3,....,m_x+1；j＝1,2,3,....,m_y+1，其中顶点v_ij的坐标记为(v_ijx,v_ijy)；网格M顶点间的连线称为网格的边，边的集合记为E；则所述网格M表示为M＝(V，E)；

步骤(4)：初始化缩放因子r＝0.5，让图像I上的所有控制点的横坐标按照线性公式发生形变，让图像I上的所有控制点的纵坐标按照类正弦公式发生形变，记变形后的图像为I′，所述图像I与变形后的图像I′形成二维空间的映射关系I→I′，其顶点即控制点对应关系为V→V′，变形前后的边对应关系为E→E′，则变形后的网格可表示为M′＝(V′,E′)；

步骤(5)：对图像I′进行透明度调整，目的是使图像产生视觉上的凹凸效果；所述图像I′控制点v′_ij的透明度A_ij＝255-(h-h′_ij)×2；所述透明度的取值范围是0≤A_ij≤255，若A_ij>255那么A_ij＝255；若A_ij<0那么A_ij＝0；输出窗帘模型；

步骤(4)中所述的所有控制点的横坐标的线性变换公式为

所有控制点的纵坐标的类正弦变形公式为

其中，

h′_ij表示控制点v_ij处图像I′的高度；K＝C(1-r)，K表示形变产生的皱褶大小；C是常量，用来控制形变产生的初始状态的皱褶大小，C＝50；n为预先设定的皱褶个数；

表示控制点v′_ij相对v_ij在纵坐标方向的偏移量；r为缩放因子,r＝0.5。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统，其特征在于窗帘褶皱实时变化模块的实现步骤如下：

步骤①：记录窗帘模型中对应网格中控制点的坐标；

步骤②：利用移动端触摸屏的特性，记用户手指按下屏幕时所对应窗帘模型上的坐标点为p_s，记用户手指在屏幕上移动一定的距离后抬起时所对应窗帘模型上的坐标点为p_d，则用户在窗帘模型上移动的水平距离为t_x＝|p_dx-p_sx|，缩放因子

p_dx表示用户手指在屏幕上移动一定的距离后抬起时所对应窗帘模型上的坐标点p_d的横坐标，p_sx表示用户手指按下屏幕时所对应窗帘模型上的坐标点p_s的横坐标；

步骤③：图像I′上的所有控制点的横坐标按照线性公式发生形变，图像I′上的所有控制点的纵坐标按照类正弦公式发生形变；对图像I′的变形进行边界约束；

步骤④：系统自动记录窗帘模型在形变过程中控制点坐标的变化，当用户手指再次在移动端屏幕上移动时，重复步骤②和步骤③。

3.根据权利要求2所述的一种基于移动端的智能窗帘装饰设计系统，其特征在于，步骤③中所述的控制点横坐标与纵坐标的变形公式如下：

所述的所有控制点的横坐标的线性变换公式为

所有控制点的纵坐标的类正弦变形公式为

其中，

h′_ij表示控制点v_ij处图像I′的高度；K＝C(1-r′)，K表示形变产生的皱褶大小；C是常量，用来控制形变产生的初始状态的皱褶大小，C＝50；n为预先设定的皱褶个数；

表示控制点v′_ij相对v_ij在纵坐标方向的偏移量；缩放因子r′随着用户手指水平移动的距离不同而不同；对图像I′变形的边界约束为：

所述的左边界上的横坐标v′_i1x＝0是指在所述图像I′变形过程中，若左边界上的横坐标v′_i1x<0，则v′_i1x＝0；所述的上边界上的纵坐标v′_1jy＝0是指在所述图像I′变形过程中，若上边界上的纵坐标v′_1jy<0，则v′_1jy＝0；所述的右边界上的横坐标

是指所述图像I′变形过程中，若右边界上的横坐标

则

所述的下边界上的纵坐标

是指所述图像I′变形过程中，若下边界上的纵坐标

则

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