CN109741342A

CN109741342A - 一种应用于家装设计的物体模型剖切方法及系统

Info

Publication number: CN109741342A
Application number: CN201811597000.9A
Authority: CN
Inventors: 陈旋; 周海; 王洪建
Original assignee: Jiangsu Ai Jia Household Articles Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Ai Jia Household Articles Co Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明公开了一种室内家装设计过程中，用于剖切物体模型得到被切模型的截面信息以及剖切后上下两部分模型的方法，主要是采用了基于网格的物体模型剖切方法。本发明可以让用户在家装设计过程中，对需要裁剪的物体进行快速切割，而且可以提示给用户更多的信息，包括剖切后切面上方以及下方的模型，剖切面轮廓坐标信息以及其对应的被切物体ID号，切面轮廓面积等等。

Description

一种应用于家装设计的物体模型剖切方法及系统

技术领域

发明提供了一种应用于家装设计的物体模型剖切方法及系统，特别涉及剖切物体模型多信息输出的方法，用于计算机辅助的室内家装设计。

背景技术

在计算机辅助的家装设计的过程当中，通常需要对室内的某个物体进行剖切，以使其符合家居设计要求，例如椅子高度过高与桌面高度搭配效果不佳，需要截断椅子高度，等等。

目前如果采用3D渲染的方式，对物体模型进行剖切操作，存在着对硬件要求高，计算量复杂的问题。因此需要提供一种计算量小的对于室内物体进行剖切的计算方法。

另外，在室内家装设计软件中未看到具备兼顾模型切割，切割后同步显示上下两部分模型以及得到具体剖切截面详细显示。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种应用于家装设计的物体模型剖切方法及系统，主要是提供了基于网格的物体模型剖切方法，该方法具有计算量小的优点。

本发明的第一个方面，提供了：

一种应用于家装设计的物体模型剖切方法，包括如下步骤：

S1，导入室内所有物体的网格模型；

S2，确定需要对物体进行切割的平面的位置，并计算出该平面与所述的网格模型的相交面；

S3，将被切割的物体位于平面第一方向一侧的三角面片归类为第一集合；

S4，将被切割的物体位于平面第二方向一侧的三角面片归类为第二集合；

S5，将被切割的物体被平面穿过的三角面片归类为第三集合；

S6，将第三集合中的三角面片被平面切割得到的三角面片作为新三角面片，被平面切割得到的四边形任意一条对角线进行连接，得到重新生成的三角面片；对于新三角面片和重新生成的三角面片，将其中位于平面第一方向一侧的三角面片并入第一集合，将其中位于平面第二方向一侧的三角面片并入第二集合；

S7，将S6当中生成的第一集合和第二集合作为被切割后的物体的两部分。

在一个实施方式中，S1中的网格模型是由模型上的点以及这些点构成的三角形、四边形或者其它多边形表达；并且当导入的网格模型中包含有非三角形的网格时，还需要对所述的网格进行三角化处理。

在一个实施方式中，对第一集合和第二集合网格所构成的物件进行重新网格化处理。

在一个实施方式中，S3中归类为第一集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第一方向一侧；（2）三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第一方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第一方向一侧。

在一个实施方式中，S4中归类为第二集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第二方向一侧 ;(2) 三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第二方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第二方向一侧。

在一个实施方式中，S2中通过确定一个平面中的点的坐标、平面方向的法向量、平面的大小来对平面的位置进行确定。

在一个实施方式中，S2中的平面是通过以下两种情况进行确定的：（1）先确定出需要被切割的物体，再根据物体的切割位置和方向来确定平面；（2）先确定平面，并且在切割之后，返回被平面切割到的物体的ID。

在一个实施方式中，S2中的平面是圆形、长方形、三角形等形状。

在一个实施方式中，S6中通过计算第三集合中的三角面片与平面的交线来对三角面片进行切割；并且对于第三集合中的三角面片所有线段进行唯一化收集处理。

本发明的第二个方面，提供了：

一种应用于家装设计的物体模型剖切系统，包括：

网格模型生成模块，用于导入室内所有物体的网格模型；

切割平面生成模块，用于生成确定需要对物体进行切割的平面的位置；

网格分类模块，用于将被切割的物体位于平面第一方向一侧的三角面片归类为第一集合；将被切割的物体位于平面第二方向一侧的三角面片归类为第二集合；将被切割的物体被平面穿过的三角面片归类为第三集合；

分割物体生成模块，用于将第三集合中的三角面片被平面切割得到的三角面片作为新三角面片，被平面切割得到的四边形任意一条对角线进行连接，得到重新生成的三角面片；对于新三角面片和重新生成的三角面片，将其中位于平面第一方向一侧的三角面片并入第一集合，将其中位于平面第二方向一侧的三角面片并入第二集合；并且将生成的第一集合和第二集合作为被切割后的物体的两部分。

在一个实施方式中，网格模型生成模块中的网格模型是由模型上的点以及这些点构成的三角形、四边形或者其它多边形表达。

在一个实施方式中，分割物体生成模块还对第一集合和第二集合网格所构成的物件进行重新网格化处理。

在一个实施方式中，网格分类模块中归类为第一集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第一方向一侧；（2）三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第一方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第一方向一侧；归类为第二集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第二方向一侧 ;(2) 三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第二方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第二方向一侧。

在一个实施方式中，切割平面生成模块通过确定一个平面中的点的坐标、平面方向的法向量、平面的大小来对平面的位置进行确定。

在一个实施方式中，所述的平面是圆形、长方形、三角形等形状。

在一个实施方式中，分割物体生成模块通过计算第三集合中的三角面片与平面的交线来对三角面片进行切割；并且对于第三集合中的三角面片所有线段进行唯一化收集处理。

本发明的第三个方面，提供了：

记载有可以运行上述的应用于家装设计的物体模型剖切方法的程序的计算机可读介质。

有益效果

本发明可以让用户在家装设计过程中，对需要裁剪的物体进行快速切割，而且可以提示给用户更多的信息，包括剖切后切面上方以及下方的模型，剖切面轮廓坐标信息以及其对应的被切物体ID号，切面轮廓面积等等。

附图说明

图1是三角面片与剖切面相交示意图(水平线条表示剖切面所在位置，箭头表示剖切面的法向量)

图2是三角面片与剖切面相交后对线段进行唯一化收集的示意图。

图3是剖切三角面片后重构剖切面上下三角面片的情况示意图(箭头表示剖切面法线方向)

图4是剖切三角面片后重构剖切面上下三角面片的情况示意图(箭头表示剖切面法线方向)

图5是是多个三角面片进行剖切的示意图。

图6是本发明的剖切方法的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。应当理解，给出这些示例性实施例仅是为了使相关领域的技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

虽然本申请对根据本申请的实施例的系统中的某些系统、模块或单元做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块可以被使用并运行在客户端和/或服务器上。所述模块仅是说明性的，并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本发明的方法，可以包含两个功能，一种是对室内设计中区域内物件查找，另一种是对室内设计中相邻物件查找。

该家装设计软件剖切物体模型的流程：

1. 导入室内所有物体的网格模型(例如：导入物体的所有文件，每个文件名的后缀有个ID号)，得到一个网格集合，集合里的每个网格与每个模型的ID号一一匹配；本发明当中，所述的网格模型用三维点坐标数值，以及这些点构成的三角形、四边形或者其它多边形表达；也可以是对本发明当中的物体的表面轮廓进行表面离散化，得到数值集。以下的实施例当中采用三角面片作为网格模型为例；当导入的网格模型存在不是三角面片时，将非三角面片先做三角化处理，即用该面其中一点与其它的点进行连接构建成全部为三角面片的网格模型。

2. 接下来，需要用户来确定切割面，这里的切割面的确定主要是包含两种情况：第1种情况是：用户只是对大致的空间直接进行切割，不清楚该空间中含有哪些物体（例如直接对一个内部不可见的空间进行切割），或者对该空间中的部分物体是否存在并不清楚（例如在对一个含有很多物件、并且物件之间相互重叠、交叉而导致了一些物件直接不可见的情况），在这种情况下，用户只需要根据大致的切割方向位置进行设计切割面即可；第2种情况是：用户完全能够看到该空间中的某个物件，并且直接需要对这个可知的物件进行切割，在这种情况下，用户可以直接观察模型加载后的效果，观察并确定哪些物体模型需要待切割(例如椅子高度过高与桌面高度搭配效果不佳，需要截断椅子高度，等等)；

3. 用户对于需要进行切割的物体模型确定出其中的一个切割点，该步骤可以确定出这个切割点的空间坐标， origin(xy,z);

4. 用户还需要设置一个法向量normal(n0,n1,n2),该向量指向物体需要被舍弃掉的方向，例如椅子放在地面上，则该向量垂直于地面向下的方向；

5. 上述步骤3和4中的origin和normal作为设置剖切面上的一点以及该剖切面的法向量，在本实施例当中，结合步骤3和步骤4，其切割步骤就是确定椅子上某一高度的一个点，沿着该点将椅子沿着水平方向切断；

6. 设置切割范围区域，这里所说的切割区域是一个平面，控制着在多大的范围之内对于该物体进行切割，例如可以origin作为一个圆的圆心，r作为半径，该圆作为切割响应区域，对该区域内的三角面片进行切割，在本实施例当中，由于是对一个椅子进行切割，因此可以控制该切割区域的面积大于该椅子所在位置的面积大小；当然此处不仅仅可以设置圆，还可以设置以origin为中心，以a为长度，b为宽度的长方形或者其他规格的正方形等等；

7. 实施网格模型切割，具体的切割方法见下所述；

7.1 通过以上的步骤，得到了一个由三角面片网格所表示的物体，并且也确定了切割该物体所在的位置和方向的平面，因此，就可以根据平面与平面的相交运算，计算得到与每个网格模型上的切割面与三角面片的相交面；根据设置的平面将待切割物体模型的三角面片可以分为UpTriangleSet，InterSectTriangleSet，DownTriangleSet三部分。

集合UpTriangleSet表示待切割物体三角面片中位于切割面上方的所有三角面片集合：包含以下几种情况：(1)三角形中三点都在剖切面的上方；(2)三角形中有一点在剖切面上，另外两点在剖切面上方；(3)三角形中有两点在剖切面上，另外一点在剖切面上方；

集合DownTriangleSet表示待切割物体三角面片中位于切割面下方的所有三角面片集合：包含以下几种情况：(1)三角面片中所有的点都在剖切面的下方;(2)三角面片中有一点在剖切面上，另外两点在剖切面下方;(3)三角面片中有两点在剖切面上，另一点在剖切面下方；

集合InterSectTriangleSet表示除了上述UpTriangleSet,DownTriangleSet之外的所有情况的集合。该集合中是被切割面穿过的三角面片；如图1所示，PaPbPc三角形被平面所切割，三角形的一个点位于平面之上，两个点位于平面之下。

7.2对InterSectTriangleSet部分的三角面片的所有线段(Segment)进行唯一化收集(即形成一个线段集合，里面的线段没有重复的)；如图2所示，两个三角形共用一条边PaPc，这条公路边在计算交点时只能被计算一次，因此在所有线段集合中，该条边只能出现一次。

7.3 对上述2中的所有线段(Segment)与剖切面进行求交运算，获得交点，并对每一交点与相应线段一一匹配好，见下面图1，P1是剖切面与线段PaPb匹配的交点，P2是剖切面与线段PaPc匹配的交点，这里需要注意线段端点的设置顺序(所有线段的起始点要么设置起始点在平面上方，末端点在平面下方;或者将所有的线段端点起始点位于剖切面下方，末端点在平面上方，只能取其一，防止混杂在一起，与平面求交时，交点有精度误差)；从图中可以看出，该三角面片经过切割之后，三角面片有一个点位于平面的上方，有两个点位于平面的下方，位于上方的那个区域仍然为一个三角形，位于下方的这个平面则变成了四边形。

7.4 重构剖切后切割面上方以及下方的三角面片，如图3或者图4重构，这里的重构主要是对于新生成的四边形进行再次切割，这个四边形可以任意做出一条其对角线，对角线可以把四边形再分成两个三角形，新生成的两个三角形可以作为新的三角面片对物体轮廓进行表达 (这里仅仅展示Pa在剖切面上方，另外两点在剖切面下方的情况，其他的情形与此类似重构)，通过切割和重构之后，得到位于切割面上方的重构的三角面片集合InterUPTriangleSet,切割面下方重构的三角面片集合InterDownTriangleSet; 另外也可以如图5所示，PaPcPd所构成的三角形，有一个顶点在平面的下方，有两个顶点在平面的上方，此时将位于平面上方的四边形，选其中的一条对角线进行连接，可以将四边形重新划分为两个三角形。

7.5 将步骤1中的UpTriangleSet部分的三角面片的数据重新构成一个表面网格，记为UP_PlaneMesh，将步骤1中的DownTriangleSet部分的三角面片的数据重新构成另一个表面网格，记为Down_PlaneMesh。

7.6对步骤4中的InterUPTriangleSet,InterDownTriangleSet重新构成表面网格InterUPMesh,InterDownMesh;

7.7将步骤7.6中的InterUPMesh,InterDownMesh的数据分别添加到UP_PlaneMesh,Down_PlaneMesh数据中，得到剖切面上方的网格UPTotalMesh,剖切面下方的网格DownTotalMesh。

7.8可以在步骤7.7之后再对剖切面上方以及下方的网格模型边界附近的网格进行Remesh，生成边界处质量优良的网格，当然此步骤可以设置按钮，用户可以选择性操作。

8. 切割后获得剖切面上下两部分的物体模型，以及剖切截面轮廓坐标信息，形状以及其各自轮廓内的面积，对应的被剖切物体的ID号等等，这些信息可以都在家装设计软件界面显示或者可以选择隐藏；对于那些用户直接不清楚有哪些物件被切割的情况，通过返回物件的ID号，可以让用户知晓有哪些物件会被该平面切割。

本实施例当中所说的上方和下方，是一个对椅子进行切割的例子进行的说明，在对于其他物体的切割过程当中，也可以是指切割面的左方右方等等，是指切割面的两个方向，并非限定与空间位置上的上方和下方。

基于以上的方法，本发明还提供了应用于家装设计的物体模型剖切系统，包括：

网格模型生成模块，用于导入室内所有物体的网格模型；

在一个实施方式中，网格分类模块中归类为第一集合的三角面片至少有两个顶点位于平面第一方向一侧，不多于一个顶点位于平面上；网格分类模块中归类为第二集合的三角面片至少有两个顶点位于平面第二方向一侧，不多于一个顶点位于平面上。

本发明还提供了记载有可以运行上述的应用于家装设计的物体模型剖切方法的程序的计算机可读介质。

另外，本发明还提供了记录有可以运行上述的室内设计中区域内物件查找方法的程序的计算机可读介质。

另外，本发明还提供了记录有可以运行上述的室内设计中相邻物件查找方法的程序的计算机可读介质。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

Claims

1.一种应用于家装设计的物体模型剖切方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，导入室内所有物体的网格模型；

2.根据权利要求1所述的应用于家装设计的物体模型剖切方法，其特征在于，S1中的网格模型是由模型上的点以及这些点构成的三角形、四边形或者其它多边形表达；并且当导入的网格模型中包含有非三角形的网格时，还需要对所述的网格进行三角化处理；对第一集合和第二集合网格所构成的物件进行重新网格化处理。

3.根据权利要求1所述的应用于家装设计的物体模型剖切方法，其特征在于，S3中归类为第一集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第一方向一侧；（2）三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第一方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第一方向一侧； S4中归类为第二集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第二方向一侧 ;(2) 三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第二方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第二方向一侧。

4.根据权利要求1所述的应用于家装设计的物体模型剖切方法，其特征在于，S2中通过确定一个平面中的点的坐标、平面方向的法向量、平面的大小来对平面的位置进行确定；S2中的平面是通过以下两种情况进行确定的：（1）先确定出需要被切割的物体，再根据物体的切割位置和方向来确定平面；（2）先确定平面，并且在切割之后，返回被平面切割到的物体的ID； S2中的平面是圆形、长方形、三角形等形状。

5.根据权利要求1所述的应用于家装设计的物体模型剖切方法，其特征在于，S6中通过计算第三集合中的三角面片与平面的交线来对三角面片进行切割；并且对于第三集合中的三角面片所有线段进行唯一化收集处理。

6.一种应用于家装设计的物体模型剖切系统，其特征在于，包括：

网格模型生成模块，用于导入室内所有物体的网格模型；

7.根据权利要求10所述的应用于家装设计的物体模型剖切系统，其特征在于，网格模型生成模块中的网格模型是由模型上的点以及这些点构成的三角形、四边形或者其它多边形表达；分割物体生成模块还对第一集合和第二集合网格所构成的物件进行重新网格化处理。

8.根据权利要求10所述的应用于家装设计的物体模型剖切系统，其特征在于，网格分类模块中归类为第一集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第一方向一侧；（2）三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第一方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第一方向一侧；归类为第二集合的三角面片存在以下三种情况之一：（1）三角面片三个点位于第二方向一侧 ;(2) 三角面片其中两个点位于平面上、另一个点位于平面第二方向一侧；（3）三角面片其中一个点位于平面上、另外两个点位于平面第二方向一侧。

9.根据权利要求10所述的应用于家装设计的物体模型剖切系统，其特征在于，切割平面生成模块通过确定一个平面中的点的坐标、平面方向的法向量、平面的大小来对平面的位置进行确定；所述的平面是圆形、长方形、三角形等形状；分割物体生成模块通过计算第三集合中的三角面片与平面的交线来对三角面片进行切割；并且对于第三集合中的三角面片所有线段进行唯一化收集处理。

10.记载有可以运行权利要求1-5任一所述的应用于家装设计的物体模型剖切方法的程序的计算机可读介质。