CN109657387A - 一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，包括：扫描实体空间，构建混合现实环境，虚拟空间中具有与实体空间中的多种放置平面一一对应并重合的多种虚拟放置平面；调用家具模型到虚拟空间中，基于家具模型得到容纳家具模型的呈立方体形的虚拟的包围盒，包围盒的第一侧表面上设置有与多种虚拟放置平面中的第一特定虚拟放置平面相互匹配的第一匹配标识，调整家具模型姿态使得包围盒上的第一侧表面与虚拟空间中的第一特定虚拟平面平行相对。上述方法基于混合现实技术，避免用户长时间处于沉浸式空间产生眩晕感，通过包围盒设置匹配标识的方式，实现自动对正，只需选取放置区域进行放置，降低了操作难度，更好的满足用户体验。

Description

一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法

技术领域

本发明涉家装设计技术领域，具体的说涉及一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法。

背景技术

家装设计一直是人们必须面对的一颗课题，目前，现有家居装修大多是由设计师跟用户沟通，使用特定风格整体设计，出整体设计图，效果俯瞰图等，在装修完成之前，用户看不到实际装修完成的效果，装修设计过程缺少用户的实际体验。

目前市场上出现了使用虚拟现实技术（virtual reality,VR）为载体的设计方式，但用户完全置身于虚拟空间中，长时间会感到晕眩。进一步的体验者大多为并未经过专业的操作训练的，虚拟空间内的物品操作难度较大，就虚拟家具物品来说，如何摆正，放置到用户希望的位置对用户而言，难度较大，如此会导致用户体验感较差的问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种现实体验更好，可避免晕眩且方便虚拟家具模型定位放置，使得用户可以更好的参与家装设计的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法。

为解决上述问题，本发明提供了如下的技术方案。

一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，包括顺序执行的以下步骤：

S1、扫描实体空间，基于实体空间生成对应的虚拟空间，构建混合现实环境，虚拟空间中具有与实体空间中的多种放置平面一一对应并重合的多种虚拟放置平面；

S2、获取操作指令，调用家具模型到虚拟空间中，基于家具模型得到容纳家具模型的呈立方体形的虚拟的包围盒，包围盒的第一侧表面上设置有与多种虚拟放置平面中的第一特定虚拟放置平面相互匹配的第一匹配标识，调整家具模型姿态使得包围盒上的第一侧表面与虚拟空间中的第一特定虚拟平面平行相对；

S3、选取放置位置，将家具模型定位放置在虚拟空间中。

作为优选，步骤S3具体包括：

S301、在第一特定虚拟放置平面上选取第一放置区域；

S302、判断第一放置区域是否能完整放置家具模型，若是，包围盒的第一侧表面与第一特定虚拟放置平面贴合实现定位放置；若否，重新选取第一放置区域。

作为优选，所述步骤S302具体包括：

S3021、将包围盒的第一侧表面沿第一侧表面的法线方向投射到虚拟空间的第一特定虚拟平面上选取的第一放置区域得到第一投射平面；

S3022、判断第一投射平面是否完全重合在第一特定虚拟平面内；

S3023、若是，反馈第一放置区域能完整放置家具模型的信息，若否反馈第一放置区域不能完整放置家具模型的信息。

作为优选，在步骤S2中，还包括在包围盒上的第二侧表面上设置与多种虚拟放置平面中的第二特定虚拟放置平面相互匹配的第二匹配标识，包围盒上的第二侧表面与第一侧表面相邻，调整家具模型姿态使得包围盒上的第二侧表面与虚拟空间中的第二特定虚拟平面平行相对。

作为优选，步骤S3具体包括：

S303、在第一特定虚拟放置平面上选取第一放置区域；

S304、判断第一放置区域是否能完整放置家具模型，若是，包围盒的第一侧表面与第一特定虚拟放置平面贴合实现定位放置；若否，重新选取第一放置区域；

S305、基于一次放置后的家具模型在第二特定虚拟放置平面上选取第二放置区域；

S306、判断第二放置区域是否能完整放置家具模型，若是执行S307，若否，重新选取第二放置区域；

S307、判断家具模型移动到第二放置区域后第一侧表面是否完全处于第一虚拟放置平面上，若是，第二侧表面与第二特定虚拟放置平面上选取的第二放置区域贴合实现二次定位放置，若否，重新选取第二防止区域。

作为优选，在步骤S1中包括：

S101、扫描空间实体获取网格数据，遍历网格数据，得到最大网格稠密度的空间位置，将其作为空间锚点，定位空间锚点，基于空间锚点生成并定位与实体空间对应的虚拟空间；

S102、判断预设面积内的网格稠密度是否大于第一预设阈值，将网格稠密度小于第一预设阈值的网格判定为无效网格；

S103、将无效网格与相邻的网格整合拼接，判断整合后的区域内预设面积内的网格稠密度是否大于第一预设阈值，将整合后的区域内网格稠密度小于第一预设阈值的网格判定为零散网格；将所有网格中网格稠密度大于或等于第一预设阈值的网格判定为有效网格；

S104、基于有效网格或有效网格与零散网格混合后去重的部分进行分组组合；

S105、以同一组中的网格的最大边界为界限构建虚拟放置平面，将多个虚拟放置平面进行分类，并清除虚拟放置平面对应的网格数据。

作为优选，S105步骤以后还包括：

S106、将多个虚拟放置平面进行分类，将多种虚拟放置平面进行分类为墙面、地面、天花板面和桌面。

作为优选，在步骤S106后还包括：

S107、对墙面和地面进行对应的表面赋值处理。

作为优选，在步骤S2中包括：以家具模型的几何中心点为原点构件空间坐标系，获取家具模型分别沿空间坐标系的三个基准轴方向的正投影视图，基于每个正投影视图构建一个最小容纳矩形，沿任一基准轴获取的正投影视图对应的最小容纳矩形的长度方向和宽度方向分别平行另外两个基准轴设置，将沿同一基准轴正反方向获取的两个正投影视图分别对应的最小容纳矩形中面积大的一个作为基准构件矩形，将三个基准轴分别对应的基准构件矩形组合得到立方体边界框，将立方体边界框的几何中心与家具模型的原点重合，得到所述包围盒。

作为优选，调用家具模型的操作指令是手势调用指令和/或语音调用指令；选取放置位置的操作指令是凝视选取指令和/或手势选取指令。

从上述技术方案可以看出，本申请公开了一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，上述方法基于混合现实技术实现，避免了用户长时间处于沉浸式空间的眩晕感，通过在虚拟空间中设置虚拟放置平面并在家具模型外构建虚拟的包围盒，并在包围盒的第一侧面设置与特定虚拟放置平面匹配的匹配标识的方式，实现自动对正，这样简化了用户需要操作的步骤，只需用户选取放置区域进行放置即可，这样能够简化用户操作，降低操作难度，更好的满足用户体验。

附图说明

图1为本发明公开的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，图1为本发明公开的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法实施例的流程图。

一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，包括顺序执行的以下步骤：

S1、扫描实体空间，基于实体空间生成对应的虚拟空间，构建混合现实环境，虚拟空间中具有与实体空间中的多种放置平面一一对应并重合的多种虚拟放置平面；

S2、获取操作指令，调用家具模型到虚拟空间中，基于家具模型得到容纳家具模型的呈立方体形的虚拟的包围盒，包围盒的第一侧表面上设置有与多种虚拟放置平面中的第一特定虚拟放置平面相互匹配的第一匹配标识，调整家具模型姿态使得包围盒上的第一侧表面与虚拟空间中的第一特定虚拟平面平行相对；

S3、选取放置位置，将家具模型定位放置在虚拟空间中。

这样，上述方法基于混合现实设备予以实现，混合现实环境的构建，使得用户能更好的提前体验家装效果，体感更加真实。区别与虚拟现实，更能与实际结合且避免了虚拟现实带给用户的眩晕感。基于家具模型设置虚拟的包围盒方便定位放置，这样把各种形状的家具模型统一处理，并基于各种家具模型的种类选取对应的第一侧表面和在虚拟空间中选取第一特定虚拟放置平面，如椅子对应的包围盒的下侧面为第一侧表面，椅子对应的第一虚拟放置平面为不是位于最上方的水平面（即除了天花板平面以外的其它水平面，例如地面、桌面等），吊灯对应的包围盒的上侧面为第一侧表面，吊灯对应的第一虚拟放置平面为位于最上方的水平面（例如天花板平面），画框的对应包围盒的竖向侧面为第一侧表面，画框对应的第一虚拟放置平面为竖直平面（例如墙面），这样调入家具模型后，调整家具模型姿态一般可极大的简化使用者的操作步骤，方便后续放置，适用与广大用户参与体验。在完成上述步骤后，用户还可以就家具模型进行旋转和缩放，满足大小和摆放姿态的要求。

在本实施例中，步骤S3具体包括：

S301、在第一特定虚拟放置平面上选取第一放置区域；

S302、判断第一放置区域是否能完整放置家具模型，若是，包围盒的第一侧表面与第一特定虚拟放置平面贴合实现定位放置；若否，重新选取第一放置区域。

这样，可以在放置前提示使用者所选择的放置位置是否满足家具模型的放置空间需求，进一步方便使用者操作和体验，可以帮助避免无效的放置操作，有助于简化放置操作流程。

在本实施例中，所述步骤S302具体包括：

S3021、将包围盒的第一侧表面沿第一侧表面的法线方向投射到虚拟空间的第一特定虚拟平面上选取的第一放置区域得到第一投射平面；

S3022、判断第一投射平面是否完全重合在第一特定虚拟平面内；

S3023、若是，反馈第一放置区域能完整放置家具模型的信息，若否反馈第一放置区域不能完整放置家具模型的信。

这样，上述步骤中在生成第一投射平面时，家具模型可以运动到相应位置在生成第一投射平面，也可以家具模型不动，进行直接投射。判断是否完成重合的步骤一般是调取第一投射平面的四角部位的点坐标，判断四个点是否完全落入第一特定虚拟放置平面上。上述的反馈信息体现方式有多种；例如可以通过语音反馈，告知使用者家具模型是否能够完整放置的状态；又例如，也可以通过颜色反馈，若能完整放置，第一投射平面呈现绿色，若不能完整放置，第一投射平面呈现红色；这样，使得放置操作提示更加的直观。

在本实施例中，在步骤S1中包括：

S101、扫描空间实体获取网格数据，遍历网格数据，得到最大网格稠密度的空间位置，将其作为空间锚点，定位空间锚点，基于空间锚点生成并定位与实体空间对应的虚拟空间；

S102、判断预设面积内的网格稠密度是否大于第一预设阈值，将网格稠密度小于第一预设阈值的网格判定为无效网格；

S103、将无效网格与相邻的网格整合拼接，判断整合后的区域内预设面积内的网格稠密度是否大于第一预设阈值，将整合后的区域内网格稠密度小于第一预设阈值的网格判定为零散网格；将所有网格中网格稠密度大于或等于第一预设阈值的网格判定为有效网格；

S104、基于有效网格或有效网格与零散网格混合后去重的部分进行分组组合；

S105、以同一组中的网格的最大边界为界限构建虚拟放置平面，将多个虚拟放置平面进行分类，并清除虚拟放置平面对应的网格数据。

这样，上述方法可以实现对虚拟空间的定位，使用者移动并在现实空间中的多房间进行移动切换时，虚拟空间会被对应的定位，使用者在重新回到空间中时家具模型依然在相应的放置位置。通过上述网格化处理形成的虚拟空间，相比于直接按照面绘制形成的虚拟空间而言，可以大幅提升程序的流畅性和帧率，且扫描环境越大效果越明显，从而帮助降低生成虚拟空间的数据处理量和提升用户在虚拟空间中体验操作的流畅程度。其中有效网格与零散网格混合后去重的处理能够使用高精度的网格，比如沙发的扶手，椅子的脚，桌上的小茶杯等小网格会保留，形成高精度高性能的网格数据。这样可以更好适用于已设置有家具的空间。其中构建虚拟放置平面中，还包括在虚拟放置平面上设置碰撞器。上述步骤中需要说明的是，主要以1立方米内网格的稠密度来进行有效判断，网格稠密度低于指定阈值0.1的网格作为无效网格，在S104的分组步骤中分组基于参与分组的网格中同一法线方向且间距小于一定值的网格归为一组。网格稠密度指的是3D模型在网格分析方法中，计算划分区域单位内根据顶点、面数得到的数值，每1立方米单位内的网格顶点数/面数=每1立方米的网格稠密度，该数值代表该区域网格的稠密度。

在本实施例中，S105步骤以后还包括：

S106、将多个虚拟放置平面进行分类，将多种虚拟放置平面分类为墙面、地面、天花板面和桌面。

这样，具体分类方式是通过基于空间锚点构建坐标系，天花板面为，Y轴最高且面积最大的表面；地面为Y轴最低且面积最大的表面；墙面为法线方向与Y轴相互垂直并且满足阈值范围并且大于最低面积要求的表面；桌面为法线方向与地面垂直并且满足阈值范围的表面。上述的分类方便家具模型设置对应的匹配标识。

在本实施例中，在步骤S106后还包括：

S107 对墙面和/或地面进行对应的表面赋值处理。

这样，表面赋值处理包括为在墙面替换上墙纸和墙布，在地面上设置地板，这样可以更加快捷的实现虚拟家装，优化客户体验。同时还可以根据表面赋值处理给出对应的价格信息和面积大小信息，为使用者选择做参考。

在本实施例中，在步骤S2中包括：以家具模型的几何中心点为原点构件空间坐标系，获取家具模型分别沿空间坐标系的三个基准轴方向的正投影视图，基于每个正投影视图构建一个最小容纳矩形，沿任一基准轴获取的正投影视图对应的最小容纳矩形的长度方向和宽度方向分别平行另外两个基准轴设置，将沿同一基准轴正反方向获取的两个正投影视图分别对应的最小容纳矩形中面积大的一个作为基准构件矩形，将三个基准轴分别对应的基准构件矩形组合得到立方体边界框，将立方体边界框的几何中心与家具模型的原点重合，得到所述包围盒。

这样，上述公开了包围盒的具体构件过程，还可以包括旋转立方本边界框的步骤，完成包围盒和家具模型姿态之间的调整。具体的包围盒可以在调用目录的菜单中预先生成，然后获取立方体边界框八个角落的点坐标，构建一个包括以多个点坐标为边界的点集，将点集映射到虚拟空间中，将家具模型的原点封装在虚拟空间中对应的一个坐标范围内，并以原点为中心增加边界点得到一个立方体的包围盒。

在本实施例中，调用家具模型的操作指令是手势调用指令和/或语音调用指令；选取放置位置的操作指令是凝视选取指令和/或手势选取指令，定位放置的操作指令是手势放置指令和/或语音放置指令。

这样，语音指令、手势指令和凝视指令三种类型的指令方便用户操作，凝视指令方便通过用户目光选取放置位置，目之所及就是选取的位置这样方便使用者快捷操作。

在本发明的另一实施例中，在步骤S2中，还包括在包围盒上的第二侧表面上设置与多种虚拟放置平面中的第二特定虚拟放置平面相互匹配的第二匹配标识，包围盒上的第二侧表面与第一侧表面相邻，调整家具模型姿态使得包围盒上的第二侧表面与虚拟空间中的第二特定虚拟虚拟空间中的第二特定虚拟平面平行相对。

这样，实际中有许多需要贴墙放置在地面上的家具，如沙发和衣柜等，这类家具具有与地面、墙面两个平面贴合放置的需求。因此，上述设置主要针对需要基于两个特定虚拟平面进行贴合放置（例如需要贴墙放置在地面上）的家具模型，在已具备第一匹配标识与虚拟空间中的第一特定虚拟虚拟空间的对应关系基础上，通过增设第二匹配标识与虚拟空间中的第二特定虚拟虚拟空间的对应关系，方便使用者针对这类特殊家具模型的放置操作。

在本实施例例子中，步骤S3具体包括：

S303、在第一特定虚拟放置平面上选取第一放置区域；

S304、判断第一放置区域是否能完整放置家具模型，若是，包围盒的第一侧表面与第一特定虚拟放置平面贴合实现定位放置；若否，重新选取第一放置区域；

S305、基于一次放置后的家具模型在第二特定虚拟放置平面上选取第二放置区域；

S306、判断第二放置区域是否能完整放置家具模型，若是执行S307，若否，重新选取第二放置区域；

S307、判断家具模型移动到第二放置区域后第一侧表面是否完全处于第一虚拟放置平面上，若是，第二侧表面与第二特定虚拟放置平面上选取的第二放置区域贴合实现二次定位放置，若否，重新选取第二防止区域。

这样，上述给出了需要基于两个特定虚拟平面进行贴合放置的家具模型（如沙发和衣柜等具有与地面、墙面两个平面贴合放置需求的家具模型）的定位放置方法，更加简化用户所需要进行的操作，更加方便对这类特殊家具模型的放置。在本实施例中其他相应部分与上一实施例中的对应部分相同，为节约篇幅，不在赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，包括顺序执行的以下步骤：

S1、扫描实体空间，基于实体空间生成对应的虚拟空间，构建混合现实环境，虚拟空间中具有与实体空间中的多种放置平面一一对应并重合的多种虚拟放置平面；

S2、获取操作指令，调用家具模型到虚拟空间中，基于家具模型得到容纳家具模型的呈立方体形的虚拟的包围盒，包围盒的第一侧表面上设置有与多种虚拟放置平面中的第一特定虚拟放置平面相互匹配的第一匹配标识，调整家具模型姿态使得包围盒上的第一侧表面与虚拟空间中的第一特定虚拟平面平行相对；

S3、选取放置位置，将家具模型定位放置在虚拟空间中。

2.如权利要求1所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S301、在第一特定虚拟放置平面上选取第一放置区域；

S302、判断第一放置区域是否能完整放置家具模型，若是，包围盒的第一侧表面与第一特定虚拟放置平面贴合实现定位放置；若否，重新选取第一放置区域。

3.如权利要求2所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，所述步骤S302具体包括：

S3021、将包围盒的第一侧表面沿第一侧表面的法线方向投射到虚拟空间的第一特定虚拟平面上选取的第一放置区域得到第一投射平面；

S3022、判断第一投射平面是否完全重合在第一特定虚拟平面内；

S3023、若是，反馈第一放置区域能完整放置家具模型的信息，若否反馈第一放置区域不能完整放置家具模型的信息。

4.如权利要求1所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括在包围盒上的第二侧表面上设置与多种虚拟放置平面中的第二特定虚拟放置平面相互匹配的第二匹配标识，包围盒上的第二侧表面与第一侧表面相邻，调整家具模型姿态使得包围盒上的第二侧表面与虚拟空间中的第二特定虚拟平面平行相对。

5.如权利要求4所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S303、在第一特定虚拟放置平面上选取第一放置区域；

S304、判断第一放置区域是否能完整放置家具模型，若是，包围盒的第一侧表面与第一特定虚拟放置平面贴合实现定位放置；若否，重新选取第一放置区域；

S305、基于一次放置后的家具模型在第二特定虚拟放置平面上选取第二放置区域；

S306、判断第二放置区域是否能完整放置家具模型，若是执行S307，若否，重新选取第二放置区域；

S307、判断家具模型移动到第二放置区域后第一侧表面是否完全处于第一虚拟放置平面上，若是，第二侧表面与第二特定虚拟放置平面上选取的第二放置区域贴合实现二次定位放置，若否，重新选取第二防止区域。

6.如权利要求1所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，在步骤S1中包括：

S101、扫描空间实体获取网格数据，遍历网格数据，得到最大网格稠密度的空间位置，将其作为空间锚点，定位空间锚点，基于空间锚点生成并定位与实体空间对应的虚拟空间；

S102、判断预设面积内的网格稠密度是否大于第一预设阈值，将网格稠密度小于第一预设阈值的网格判定为无效网格；

S103、将无效网格与相邻的网格整合拼接，判断整合后的区域内预设面积内的网格稠密度是否大于第一预设阈值，将整合后的区域内网格稠密度小于第一预设阈值的网格判定为零散网格；将所有网格中网格稠密度大于或等于第一预设阈值的网格判定为有效网格；

S104、基于有效网格或有效网格与零散网格混合后去重的部分进行分组组合；

S105、以同一组中的网格的最大边界为界限构建虚拟放置平面，将多个虚拟放置平面进行分类，并清除虚拟放置平面对应的网格数据。

7.如权利要求6所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，S105步骤以后还包括：

S106、将多个虚拟放置平面进行分类，将多种虚拟放置平面分类为墙面、地面、天花板面和桌面。

8.如权利要求7所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，在步骤S106后还包括：

S107、对墙面和地面进行对应的表面赋值处理。

9.如权利要求1所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，在步骤S2中包括：以家具模型的几何中心点为原点构件空间坐标系，获取家具模型分别沿空间坐标系的三个基准轴方向的正投影视图，基于每个正投影视图构建一个最小容纳矩形，沿任一基准轴获取的正投影视图对应的最小容纳矩形的长度方向和宽度方向分别平行另外两个基准轴设置，将沿同一基准轴正反方向获取的两个正投影视图分别对应的最小容纳矩形中面积大的一个作为基准构件矩形，将三个基准轴分别对应的基准构件矩形组合得到立方体边界框，将立方体边界框的几何中心与家具模型的原点重合，得到所述包围盒。

10.如权利要求1所述的基于混合现实场景的家居模型定位放置方法，其特征在于，调用家具模型的操作指令是手势调用指令和/或语音调用指令；选取放置位置的操作指令是凝视选取指令和/或手势选取指令。