CN109697303A - 一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，属于建筑装潢技术领域，其步骤如下：(1)生成平面区域的包围盒；(2)生成平行线段阵列，平行线段阵列生成完毕后，包围盒区域被平行线段阵列划分为若干矩形区域；(3)生成铺贴方案。本发明的方法通过调整建筑砖尺寸参数和砖缝隙宽度，可快速得到新的铺贴方案，该过程不需要人工干预，且不需要进行后期对缝操作，消除了人工出错的可能性，大大提高了设计效率。

Description

一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法

技术领域

本发明涉及一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，是在平面区域形状任意的条件下，如何自动生成该区域内建筑砖的铺贴方案，以方便建筑装潢设计师快速给出装潢方案，提高设计效率，属于建筑(装潢)设计技术领域。

背景技术

平面区域铺贴是矩形建筑瓷砖或地砖铺贴的主要应用场景，在对建筑物进行装潢设计过程中，设计师需要对给定平面区域进行装潢方案设计，并交予客户进行方案评估和确定，这个过程往往是反复迭代进行的。

根据客户需求，设计师需要选择尺寸不同的建筑地砖或建筑瓷砖，对平面区域进行反复试铺，以给出若干可行的铺贴设计方案。

此外，砖与砖之间还需要预留一定的缝隙。由于设计师需要考虑的铺贴因素较多，在该模式下，方案生成需要耗费设计师大量的精力，该过程工作量巨大，不仅费时费力，且极易出错，严重影响铺贴方案的设计效率。

因此，提供一种不需要人工干预，消除人工出错的可能性，大大提高设计效率的面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法就成为该技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要人工干预，能够消除人工出错的可能性，大大提高设计效率的面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：

一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，其步骤如下：

(1)生成平面区域的包围盒

对于给定的异形平面区域，首先以铺贴方向为基准，确定该区域的二维空间方向，并生成该区域的二维空间包围盒；

(2)生成平行线段阵列

任选一条包围盒边线，并以该边线为基准，以区域所在方向为推进方向，生成若干平行线段，形成平行线段阵列，当所生成的平行线段超越包围盒范围时停止；在当前方向的平行线段阵列生成完毕后，在另一维度的包围盒边线上重复该过程，直至包围盒被两个维度方向上的平行线段阵列填充完毕时为止，平行线段阵列生成完毕后，包围盒区域被平行线段阵列划分为若干矩形区域；

(3)生成铺贴方案

在步骤(2)所得若干矩形区域中识别出潜在的需铺贴的区域，利用布尔操作计算区域形状与平面区域形状的布尔交集，得到需铺贴的区域形状信息集合，形成当前参数设置下的铺贴方案。

优选地，所述步骤(2)中，所述任选一条包围盒边线即沿包围盒的x轴方向的边，形成平行线段序列Lx，以包围盒顶点b1、b4为起点和终点，定义平行线段lx，lx的起点lx.start＝b1，lx的终点lx.end＝b4，包围盒x轴方向建筑砖尺寸为sx，建筑砖之间的缝隙宽度为w，将lx加入序列表Lx中(Lx是一个序列列表，记录了生成的所有平行线段lx及lx′；以图4为例，Lx记录了平行线段l_x0～l_x9)，并按以下步骤生成平行线阵列：

1)若lx没有超出包围盒范围，以lx为基准，向x方向平移sx，生成新的平行线lx′，则lx′.start＝lx.start+(sx,0)，lx′.end＝lx.end+(sx,0)，若lx′超出包围盒范围，则结束，否则，将lx′加入Lx中；

2)以lx′为基准，向x方向平移w，生成新的平行线lx，则lx.start＝lx′.start+(w,0)，lx.end＝lx′.end+(w,0)，若lx超出包围盒范围，则执行3)，否则将lx加入Lx中，并继续执行步骤1)；

3)以b2、b3为起点和终点，生成lx，即有lx的起点lx.start＝b2，lx的终点lx.end＝b3，并将lx加入Lx中。

优选地，所述步骤(2)中，所述在另一维度的包围盒边线上重复该过程的具体步骤如下：

生成沿包围盒y轴方向的平行线段序列Ly，以包围盒顶点b1、b2为起点和终点，定义平行线段ly，ly的起点ly.start＝b1，ly的终点ly.end＝b2，包围盒y轴方向建筑砖尺寸为sy，将ly加入Ly中，并按以下步骤生成平行线阵列：

1)若ly没有超出包围盒范围，以ly为基准，向y方向平移sy，生成新的平行线ly′，则ly′.start＝ly.start+(sy,0)，ly′.end＝ly.end+(sy,0)，若ly′超出包围盒范围，则结束，否则将ly′加入Ly中；

2)以ly′为基准，向y方向平移w，生成新的平行线ly，则ly.start＝ly′.start+(0,w)，ly.end＝ly′.end+(0,w)，若ly超出包围盒范围，则执行3)，否则，将ly加入Ly中，并执行步骤1)；

3)以b4、b3为起点和终点，生成ly，即有ly的起点ly.start＝b4，ly的终点ly.end＝3，并将ly加入Ly中。

优选地，所述步骤(3)中，所述生成铺贴方案的具体步骤如下：

(1)标记子区域

在上述x、y轴两个方向所生成的平行线段序列Lx与Ly将整个异形(梯形)平面区域P划分为若干矩形子区域，其中，平行线段序列Lx列表的长度为Lx.Count，所包含的项为Lx[i]，0≤i≤Lx.Count-1，平行线段序列Ly列表的长度为Ly.Count，所包含的项为Ly[j]，0≤j≤Ly.Count-1，从平行线段序列Lx与Ly中，分别将Lx[2i]、Lx[2i+1]、Ly[2j]、Ly[2j+1]四条平行线(0≤2i<Lx.Count-1,0≤2j<Ly.Count-1)段所组成的区域标记为待铺贴建筑砖的子区域，形成子区域集合A，对于集合A中的每一项ai，ai记录这些子区域的顶点信息记录；

(2)计算实际铺贴区域

对于集合A中的每一项ai，求ai与异形(梯形)平面区域P的形状布尔交集，记为ai∩P，若该交集不为空，即ai∩P≠Φ，则说明该异形(梯形)平面区域P在ai所规定的范围内需要进行铺贴，其形状由ai∩P决定，此时将ai∩P加入集合B中；

(3)给出整体铺贴方案

集合B中每个元素所记录的形状的并集即为最终整体铺贴形状。

有益效果：

本发明提出了一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法(基于布尔运算的异形平面区域铺贴方案生成算法)，待铺贴的建筑砖形状为矩形；对于任意平面区域，可在该区域的包围盒内生成模拟建筑砖边线的若干平行线段，平行线段的宽度由建筑砖尺寸参数及砖缝隙宽度决定；所生成的平行线段将平面区域划分为建筑砖和砖缝隙两部分，然后将位于平面区域以外的部分裁剪后即为所生成的铺贴方案；通过调整建筑砖尺寸参数和砖缝隙宽度，可快速得到新的铺贴方案，这意味着装潢设计师仅需设置相关参数即可自动获得铺贴方案，该过程不需要人工干预，消除了人工出错的可能性，大大提高了设计效率。

下面通过附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。应该理解的是，所述的实施例仅涉及本发明的优选实施方案，在不脱离本发明的精神和范围情况下，各种成分及含量的变化和改进都是可能的。

附图说明

图1是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域。

图2是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的坐标系。

图3是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒。

图4是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒在x方向上生成的平行线段阵列。

图5是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒在y方向上生成的平行线段阵列。

图6是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒在x、y两方向平行线段阵列图。

图7是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒的待铺贴子区域标识结果。

图8是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒的最终铺贴方案。

具体实施方式

实施例1

一种面向平面异形(梯形)区域的建筑砖铺贴方案生成方法，其步骤如下：

(一)生成异形(梯形)平面区域P的包围盒

(1)确定异形(梯形)平面区域P包围盒B的二维空间维度方向

异形(梯形)平面区域P的包围盒B可根据该区域拟铺贴的二维铺贴方向来确定；以任一铺贴方向为包围盒B的x轴方向，则另一方向为y轴方向，x、y的交点是包围盒B的左下角点，定为系统坐标原点；

如图1所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域；

(2)计算该平面区域在包围盒维度上的最大坐标值

将该平面区域在以上述x、y方向分别进行投影，得到最大坐标值xb、yb；如图2所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的坐标系；

(3)生成包围盒

根据上述xb、yb，包围盒B的四个顶点坐标分别为b1(0,0)、b2(xb,0)、b3(xb,yb)、b4(0,yb)；如图3所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒；

(二)生成平行线段阵列

(1)生成沿包围盒的x轴方向的平行线段序列Lx

以包围盒顶点b1、b4为起点和终点，定义平行线段lx，lx的起点lx.start＝b1，lx的终点lx.end＝b4，包围盒x轴方向建筑砖尺寸为sx，建筑砖之间的缝隙宽度为w，将lx加入序列表Lx中(Lx是一个序列列表，记录了生成的所有平行线段lx及lx′；以图4为例，Lx记录了平行线段l_x0～l_x9)，并按以下步骤生成平行线阵列：

1)若lx没有超出包围盒范围，以lx为基准，向x方向平移sx，生成新的平行线lx′，则lx′.start＝lx.start+(sx,0)，lx′.end＝lx.end+(sx,0)，若lx′超出包围盒范围，则结束，否则，将lx′加入Lx中；

2)以lx′为基准，向x方向平移w，生成新的平行线lx，则lx.start＝lx′.start+(w,0)，lx.end＝lx′.end+(w,0)，若lx超出包围盒范围，则执行3)，否则将lx加入Lx中，并继续执行步骤1)；

3)以b2、b3为起点和终点，生成lx，即有lx的起点lx.start＝b2，lx的终点lx.end＝b3，并将lx加入Lx中；

如图4所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒在x方向上生成的平行线段阵列；

(2)生成沿包围盒y轴方向的平行线段序列Ly

以包围盒顶点b1、b2为起点和终点，定义平行线段ly，ly的起点ly.start＝b1，ly的终点ly.end＝b2，包围盒y轴方向建筑砖尺寸为sy，将ly加入Ly中，并按以下步骤生成平行线阵列：

1)若ly没有超出包围盒范围，以ly为基准，向y方向平移sy，生成新的平行线ly′，则ly′.start＝ly.start+(sy,0)，ly′.end＝ly.end+(sy,0)，若ly′超出包围盒范围，则结束，否则将ly′加入Ly中；

2)以ly′为基准，向y方向平移w，生成新的平行线ly，则ly.start＝ly′.start+(0,w)，ly.end＝ly′.end+(0,w)，若ly超出包围盒范围，则执行3)，否则，将ly加入Ly中，并执行步骤1)；

3)以b4、b3为起点和终点，生成ly，即有ly的起点ly.start＝b4，ly的终点ly.end＝b3，并将ly加入Ly中；

如图5所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒在y方向上生成的平行线段阵列；

(三)生成铺贴方案

(1)标记子区域

在上述x、y轴两个方向所生成的平行线段序列Lx与Ly将整个异形(梯形)平面区域P划分为若干矩形子区域，其中，平行线段序列Lx列表的长度为Lx.Count，所包含的项为Lx[i]，0≤i≤Lx.Count-1，平行线段序列Ly列表的长度为Ly.Count，所包含的项为Ly[j]，0≤j≤Ly.Count-1，从平行线段序列Lx与Ly中，分别将Lx[2i]、Lx[2i+1]、Ly[2j]、Ly[2j+1]四条平行线(0≤2i<Lx.Count-1,0≤2j<Ly.Count-1)段所组成的区域标记为待铺贴建筑砖的子区域，形成子区域集合A，对于集合A中的每一项ai，ai记录这些子区域的顶点信息记录；

如图6所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒在x、y两方向平行线段阵列图；

如图7所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒的待铺贴子区域标识结果；

(2)计算实际铺贴区域

对于集合A中的每一项ai，求ai与异形(梯形)平面区域P的形状布尔交集，记为ai∩P，若该交集不为空，即ai∩P≠Φ，则说明该异形(梯形)平面区域P在ai所规定的范围内需要进行铺贴，其形状由ai∩P决定，此时将ai∩P加入集合B中；

(3)给出整体铺贴方案

集合B中每个元素所记录的形状的并集即为最终整体铺贴形状。

如图8所示，是本发明实施例1的异形(梯形)平面区域的包围盒的最终铺贴方案；图8中，阴影部分即为平面区域内实际需使用建筑砖铺贴的区域，该部分区域形状是集合B中每一个元素的形状的并集；图8中异形区域内相邻平行线之间的空白部分无需使用建筑砖进行铺贴。

本发明的一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，提出了基于布尔运算的建筑砖铺贴方案生成方法，设计师设定建筑砖尺寸信息及砖之间缝隙宽度参数后，该方法可自动、快速生成区域铺贴方案，大大减少设计师的工作量，缩短设计周期，提高了设计效率。

本发明的面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，可适用于异形平面区域的铺贴方案设计，该方法不仅适用于规则形状的平面区域铺贴方案设计，也适用于任意复杂形状的平面区域铺贴。该方法给出的建筑砖之间自然对齐，所生成的铺贴设计方案无需进行对缝操作，即设计师不需要手动将砖与砖之间的缝隙进行对齐。该方法可以快速自动生成异形平面区域建筑砖铺贴方案，完全避免了人工设计过程中的设计错误，缩短设计周期。

本发明的方法以平面区域形状信息为输入，在给定铺贴方向、建筑砖尺寸参数及砖缝宽度等设置参数后，可构建平行线段阵列对平面区域进行划分，通过对潜在区域进行预先标识，进而利用布尔操作得到实际需铺贴的子区域，从而实现了异形平面区域铺贴方案的自动化生成。

设计师利用本发明的方法，通过调整建筑砖尺寸参数和砖缝隙宽度，可快速得到新的铺贴方案，该过程不需要人工干预，且不需要进行后期对缝操作，消除了人工出错的可能性，大大提高了设计效率。

Claims (4)

1.一种面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，其步骤如下：

(1)生成平面区域的包围盒

对于给定的异形平面区域，首先以铺贴方向为基准，确定该区域的二维空间方向，并生成该区域的二维空间包围盒；

(2)生成平行线段阵列

任选一条包围盒边线，并以该边线为基准，以区域所在方向为推进方向，生成若干平行线段，形成平行线段阵列，当所生成的平行线段超越包围盒范围时停止；在当前方向的平行线段阵列生成完毕后，在另一维度的包围盒边线上重复该过程，直至包围盒被两个维度方向上的平行线段阵列填充完毕时为止，平行线段阵列生成完毕后，包围盒区域被平行线段阵列划分为若干矩形区域；

(3)生成铺贴方案

在步骤(2)所得若干矩形区域中识别出潜在的需铺贴的区域，利用布尔操作计算区域形状与平面区域形状的布尔交集，得到需铺贴的区域形状信息集合，形成当前参数设置下的铺贴方案。

2.根据权利要求1所述的面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述任选一条包围盒边线即沿包围盒的x轴方向的边，形成平行线段序列Lx，以包围盒顶点b1、b4为起点和终点，定义平行线段lx，lx的起点为b1，lx的终点为b4，包围盒x轴方向建筑砖尺寸为sx，建筑砖之间的缝隙宽度为w，将lx加入序列表Lx中，并按以下步骤生成平行线阵列：

1)若lx没有超出包围盒范围，以lx为基准，向x方向平移sx，生成新的平行线lx′，则lx′.start＝lx.start+(sx,0)，lx′.end＝lx.end+(sx,0)，若lx′超出包围盒范围，则结束，否则，将lx′加入Lx中；

2)以lx′为基准，向x方向平移w，生成新的平行线lx，则lx.start＝lx′.start+(w,0)，lx.end＝lx′.end+(w,0)，若lx超出包围盒范围，则执行3)，否则将lx加入Lx中，并继续执行步骤1)；

3)以b2、b3为起点和终点，生成lx，即有lx的起点为b2，lx的终点为b3，并将lx加入Lx中。

3.根据权利要求2所述的面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述在另一维度的包围盒边线上重复该过程的具体步骤如下：

生成沿包围盒y轴方向的平行线段序列Ly，以包围盒顶点b1、b2为起点和终点，定义平行线段ly，ly的起点为b1，ly的终点为b2，包围盒y轴方向建筑砖尺寸为sy，将ly加入Ly中，并按以下步骤生成平行线阵列：

1)若ly没有超出包围盒范围，以ly为基准，向y方向平移sy，生成新的平行线ly′，则ly′.start＝ly.start+(sy,0)，ly′.end＝ly.end+(sy,0)，若ly′超出包围盒范围，则结束，否则将ly′加入Ly中；

2)以ly′为基准，向y方向平移w，生成新的平行线ly，则ly.start＝ly′.start+(0,w)，ly.end＝ly′.end+(0,w)，若ly超出包围盒范围，则执行3)，否则，将ly加入Ly中，并执行步骤1)；

3)以b4、b3为起点和终点，生成ly，ly的起点为b4，ly的终点为b3，并将ly加入Ly中。

4.根据权利要求3所述的面向平面异形区域的建筑砖铺贴方案生成方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述生成铺贴方案的具体步骤如下：

(1)标记子区域

在上述x、y轴两个方向所生成的平行线段序列Lx与Ly将整个异形(梯形)平面区域P划分为若干矩形子区域，其中，平行线段序列Lx列表的长度为Lx.Count，所包含的项为Lx[i]，0≤i≤Lx.Count-1，平行线段序列Ly列表的长度为Ly.Count，所包含的项为Ly[j]，0≤j≤Ly.Count-1，从平行线段序列Lx与Ly中，分别将Lx[2i]、Lx[2i+1]、Ly[2j]、Ly[2j+1]四条平行线(0≤2i<Lx.Count-1,0≤2j<Ly.Count-1)段所组成的区域标记为待铺贴建筑砖的子区域，形成子区域集合A，对于集合A中的每一项ai，ai记录这些子区域的顶点信息记录；

(2)计算实际铺贴区域

对于集合A中的每一项ai，求ai与异形(梯形)平面区域P的形状布尔交集，记为ai∩P，若该交集不为空，即ai∩P≠Φ，则说明该异形(梯形)平面区域P在ai所规定的范围内需要进行铺贴，其形状由ai∩P决定，此时将ai∩P加入集合B中；

(3)给出整体铺贴方案

集合B中每个元素所记录的形状的并集即为最终整体铺贴形状。