CN109815641A

CN109815641A - 室内灯光设计方法

Info

Publication number: CN109815641A
Application number: CN201910216778.9A
Authority: CN
Inventors: 刘宁; 任鹏飞; 米捷; 李可; 符天; 陈仁杰
Original assignee: Henan Institute of Engineering
Current assignee: Henan Institute of Engineering
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2019-05-28
Anticipated expiration: 2039-03-21
Also published as: CN109815641B

Abstract

本申请涉及一种室内灯光设计方法，包括：构建室内空间结构；将所述室内空间结构划分为一个或多个子空间；针对每个所述子空间的每一个侧面设定相对应的环境条件；针对每个所述子空间的每一个侧面根据所述环境条件选择光源；在所述室内空间结构中模拟显示灯光效果；以及调整所述光源。本申请提供的室内灯光设计的方法，可以直观高效地辅助客户进行选择，帮助设计师完成设计，并且与现有的系统具有较高的兼容性，可以广泛运用于各类设计领域。

Description

室内灯光设计方法

技术领域

本申请涉及设计领域，尤其涉及一种室内灯光设计方法。

背景技术

室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑设计原理，创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。传统的室内设计流程包括设计准备、方案设计、施工图设计和设计实施阶段，此种设计方法，花费较多设计人员的精力，设计的周期长，客户的自主选择性较少，效果图展示视角有限。尤其是针对室内灯光设计，其设计效果常常依赖于设计师的主观感觉，难以直观地进行构建和呈现。因此，为克服传统室内灯光设计方案的不足，实现三维立体的室内灯光设计方案在当今社会尤为重要。

发明内容

本申请涉及一种室内灯光设计的方法，根据不同类型的室内空间结构将设计区域进行不同类型的划分设置，并根据客户的需求、设计风格、工作条件等设定相应的环境约束条件，再进一步根据可选择的光源的情况进行添加，并模拟显示灯光效果，以便于对所选择的光源进行调整，直至完成设计。本申请的设计方法，可以直观高效地辅助客户进行选择，帮助设计师完成设计，并且与现有的系统具有较高的兼容性，可以广泛运用于各类设计领域。

本申请提供一种室内灯光设计方法，包括：构建室内空间结构；将室内空间结构划分为一个或多个子空间；针对每个子空间的每一个侧面设定相对应的环境条件；针对每个子空间的每一个侧面根据环境条件选择光源；在室内空间结构中模拟显示灯光效果；以及调整光源。

在一些实施例中，可选的，构建步骤包括：获取室内空间结构的三维数据，并从中构建出墙体、门和窗，墙体、门和窗构成室内空间结构；其中，构建墙体包括：获取室内空间结构的空间顶点的坐标，并根据每两个空间顶点构造一个墙体，从而确定每个墙体的尺寸；构建门包括：获取门的门顶点的坐标，并根据门顶点的坐标确定门的尺寸以及在墙体上的位置，其中，将具有门的墙体确定为第一墙；构建窗包括：获取窗的窗顶点的坐标，并根据窗顶点的坐标确定窗的尺寸以及在墙体上的位置；以及以第一墙为准，遍历相邻的墙体，从而确定室内空间结构的各个墙体之间的方向和位置关系。

在一些实施例中，可选的，划分步骤包括：获取室内空间结构内固定物体的三维数据，并根据固定物体与墙体、门和窗的相互位置关系，将室内空间结构划分为一个或多个子空间；其中，每个子空间之间用分界线进行划分，分界线的至少一个起点为墙体与墙体、墙体与已知分界线、或已知分界线和已知分界线之间的交点。

在一些实施例中，可选的，选择步骤包括：获取每种光源的工作条件，根据环境条件和工作条件生成可选光源范围；针对每个子空间的每一个侧面，在可选光源范围内选择光源，并将光源添加至相对应的位置上；其中，可选光源范围至少包括不选择任何光源的选项。

在一些实施例中，可选的，模拟步骤包括：针对每个已选择的光源，建立三维发光模型，进一步包括：识别光源的发光部位；在发光部位的表面上设定均匀分布的发光点，其中，发光点分布的密度与光源的发光强度相对应；从每个发光点出发，沿法线方向向外投射一条射线，射线终止于投射面，并在投射面上形成一个投射点，其中，投射面为射线在投射方向上接触到的第一个墙体、门、窗或固定物体的一个侧面。

在一些实施例中，可选的，模拟步骤进一步包括：获取每个投射面的光路条件；针对每个投射点，根据所在的投射面的光路条件，投射相应的反射和/或折射射线，发射和/或折射射线终止于另一个投射面。

在一些实施例中，可选的，模拟步骤进一步包括：根据每个投射面上的投射点的密度与发光点的密度的关系，得到每个投射面上的照射强度，并根据发光强度和照射强度，沿射线方向渐变地模拟显示灯光效果。

在一些实施例中，可选的，调整步骤包括以下一种或多种调整方式：增加光源、移除光源、替换光源、调整光源的位置、调整光源的发光方向、调整光源的工作参数。

在一些实施例中，可选的，还包括照明光色评估步骤，评估步骤包括：对照明区域中的照明目标进行反射光谱曲线测试，获得照明目标的反射光谱曲线；根据数据库中各照明光源的光谱及照明目标的反射光谱曲线，计算照明目标在数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度；根据照明目标在数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度，将处于预设的第一色度参考范围内的色度所对应的光谱作为选择照明目标的照明光源时的参考光谱；对预选的照明光源进行光谱能量分布测试，获得预选的照明光源的光谱；以及根据照明目标的反射光谱曲线及预选的照明光源的光谱，计算照明目标在预选的照明光源的照射下所呈现的色度；其中，第一色度参考范围的设定步骤包括：根据照明目标的反射光谱曲线计算照明目标在CIE标准照明体对应的标准光源照射下所呈现的色度，并将该色度作为第一标准色度；根据照明目标的反射光谱曲线计算照明目标在不同高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度，并据此建立高斯分布型光谱光源的峰值波长与FWHM的组合与照明目标在该高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度之间的对应关系；从对应关系中选择FWHM相等的组合所对应的色度，并据此确定照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度范围；根据照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度范围计算照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度与第一标准色度的色差均值；以及根据预设的与第一标准色度的色差，将与该色差差值最小的色差均值所对应的色度范围作为第一色度参考范围。

在一些实施例中，可选的，在调整步骤之后，选择性地重复构建、划分、设定、选择和模拟步骤，直至完成设计。

以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。

附图说明

当结合附图阅读以下详细说明时，本申请将变得更易于理解，在整个附图中，相同的附图标记代表相同的零件。

图1是本申请的室内灯光设计方法的流程图。

图2是本申请的模拟显示灯光效果方法的流程图。

图3A是环形节能灯发光部位的三维模型及其光线模型的结构示意图。

图3B是从图3A所示光线模型正下方截取的截面图。

图4是逐点计算法计算照度示意图。

图5是四光源计算空间点照度模型图。

图6是多光源计算空间点照度模型示意图。

图7A是一个色样在自然光及常用照明光源照射下的色度曲线。

图7B是一个色样在不同峰值波长及FWHM的高斯分布型光谱光源照射下的色度曲线。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“正”、“反”、“近端”、“远端”、“横向”、“纵向”等描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，这些术语是基于附图中显示的示例性方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。

本申请中所使用的诸如“第一”和“第二”等序数词仅仅用于区分和标识，而不具有任何其他含义，如未特别指明则不表示特定的顺序，也不具有特定的关联性。例如，术语“第一部件”本身并不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身也不暗示“第一部件”的存在。

需要说明的是，只要不构成冲突，本申请中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，本申请的室内灯光设计方法，主要包括以下步骤：

(1)构建步骤：根据真实室内环境建立的三维模型或者已有的室内空间的三维模型，获取室内空间结构的三维数据，并从中构建出墙体、门和窗，墙体、门和窗构成封闭的室内空间结构。

构建墙体包括：获取室内空间结构的各个空间顶点的坐标，并根据每两个空间顶点构造一个墙体，从而确定每个墙体的尺寸。构建门包括：获取门的门顶点的坐标，并根据门顶点的坐标确定门的尺寸以及在墙体上的位置，并将具有门的墙体确定为第一墙。构建窗包括：获取窗的窗顶点的坐标，并根据窗顶点的坐标确定窗的尺寸以及在墙体上的位置。以第一墙为准，遍历相邻的墙体，从而确定室内空间结构的各个墙体之间的方向和位置关系。

一般来说，一个室内空间结构包括六个侧面，分别为顶面(水平方向或者具有竖直方向的凹陷)、水平方向的底面和竖直方向的四个周面(第一墙、第二墙、第三墙和第四墙)。门位于竖直方向的一个侧面上(第一墙)，窗位于竖直方向的其他一个或多个侧面上。若室内空间结构包括多个门，则可以选择其中一个门所在的侧面作为第一墙。

在该步骤中所需要的三维模型，只要具有相关的空间顶点、门顶点和窗顶点的坐标即可，对三维模型的格式并没有过多要求，便于根据真实环境建立模型，也便于与现有的各种系统或已有的图纸数据兼容。

(2)划分步骤：将所述室内空间结构划分为一个或多个子空间。获取室内空间结构内固定物体的三维数据，并根据固定物体与墙体、门和窗的相互位置关系，将室内空间结构划分为一个或多个子空间。固定物体可以是各类家具或室内空间结构中的一些异形结构，例如窗台、烟囱、壁橱、屏风等。

每个子空间之间用分界线进行划分，分界线的至少一个起点为墙体与墙体、墙体与已知分界线、或已知分界线和已知分界线之间的交点。通过分界线，可以将室内空间结构划分为一个或多个规则的子空间，每个子空间通常包括六个侧面，分别为顶面、底面和四个周面。子空间的这些侧面，可以是墙体、门、窗、固定物体的某个实体侧面，也可以是由分界线标识出的非实体的侧面。

通过将较为复杂的整体室内空间结构划分为相对比较规则且简明的子空间，便于后续各类约束条件的设定以及光源的选择和调整。

(3)设定步骤：针对每个所述子空间设定相对应的环境条件。具体地说，针对每个子空间的每一个侧面，设定可选光源的环境条件，可以包括在该侧面适于安装何种光源、不适于安装何种光源、仅能安装一个光源、能够安装多个光源、或者不能安装任何光源等。

例如，墙体一般适于安装大多数的光源，而门或窗不适于安装光源，某些固定物体的某个侧面仅适于安装某些类型的光源或者不适于安装某些类型的光源，或者某些侧面的某些位置仅适于安装某些类型的光源或者不适于安装某些类型的光源。对于某些子空间的非实体的侧面，也可以安装某些光源，比如在该处放置吊灯、落地灯等。

该步骤中，为每个子空间的每个侧面均设定相应的环境条件。针对某一个侧面来说，设定环境条件是比较容易操作的，可以通过对每一个侧面设定环境条件，从而完成对整个室内空间结构设定环境条件。

(4)选择步骤：针对每个子空间根据环境条件选择光源。

获取每种光源的工作条件，根据每个侧面的环境条件和光源的工作条件生成可选光源范围，再针对每个子空间的每一个侧面，在可选光源范围内选择光源，并将光源添加至相对应的位置上。可选光源范围至少包括不选择任何光源的选项。

每种光源的工作条件与该种光源的固有特性相关，可以在此步骤中添加或获取，也可以在开始设计之前导入或生成。光源的工作条件与环境条件可以相对应地设置，可以包括适于安装在何种位置上或者不适于安装在何种位置上等，以便于根据环境条件对光源进行选择。

针对每个子空间的每一个侧面，在可选光源的范围内，逐一选择光源。通常来说，一个室内空间结构中的光源的数量不会很多，所以可能对于大多数的侧面来说，所选择的是“不选择任何光源”或“无光源”的选项，因此可以将此类选项设置为默认选项，在选择时只需要对特定的某些子空间的某些侧面进行选择即可。

光源被选定后，会被添加至相对应的侧面上。

(5)模拟步骤：在室内空间结构中模拟显示灯光效果。针对每个已选择的光源，建立三维发光模型。

首先，根据不同类别的光源，识别光源的发光部位。例如，某些光源仅有朝向某个方向的某个部分发光。

然后，在发光部位的表面上设定均匀分布的发光点，发光点分布的密度与光源的发光强度相对应。发光强度越大，发光点密度越大；发光强度越小，发光点密度越小。

然后，从每个发光点出发，沿法线方向向外投射一条射线，射线终止于投射面，并在投射面上形成一个投射点。法线方向为垂直于发光点所处的表面的切面方向的方向。投射面为射线在投射方向上接触到的第一个墙体、门、窗或固定物体的一个侧面。

这样，从发光点至投射面，即形成一条光线，所有的光线结合在一起即形成该光源的光线模型。根据每个投射面上的投射点的密度与发光点的密度的关系，得到每个投射面上的照射强度，并根据发光强度和照射强度，沿射线方向渐变地模拟显示灯光效果。在模拟显示时，还可以模拟显示光线的颜色。

在一些实施例中，还需要考虑反射和折射的情况。这时，需要先获取每个投射面的光路条件，即该投射面的反射和折射的特性，包括是否反射、是否折射、反射率、折射率、折射方向等。例如，镜面可以被视为100％反射，玻璃可以被视为以某种比例某个方向进行折射，而深色的侧面可以被视为不反射也不折射。反射或折射的光线强度，即为投射点处的光线强度乘以反射或折射率。

针对每个投射点，根据所在的投射面的光路条件，投射相应的反射和/或折射射线，发射和/或折射射线以类似的形式终止于另一个投射面。若另一个投射面还具有相应的反射和/或折射光路条件，则以类似的形式继续投射相应的反射和/或折射射线。当经过一次或多次反射或折射后，光线强度低于某个阈值比例时，可认为不再具有明显的可视效果，即可不再显示。该阈值比例可以根据不同的需求进行设定，例如对于通常的情况来说可以是30％，而对于某些对光线比较敏感的场合来说可以是15％或10％。

通过模拟显示，可以直观地观察到整体的灯光效果，便于客户或设计师进行调整和选择。

(6)调整步骤：根据模拟显示的结果，可以对光源进行相应的调整，以期达到满意的效果。对光源的调整可以包括以下一种或多种调整方式：增加光源、移除光源、替换光源、调整光源的位置、调整光源的发光方向、调整光源的工作参数等。

在调整光源之后，可以再次进行模拟显示，以直观地观察调整后的灯光效果。

也可以实际需求，对室内空间结构的构建、子空间的划分、环境条件的设定等进行调整，直至最后的模拟显示的效果满足需求，从而完成设计。

以下以一些具体的实施例为示例，更为具体地描述本申请的室内灯光设计方法中的一些细节及可选的各种实施方式。

在一些实施例中，获取户型矢量图，并从中识别出墙体、门窗，墙体和门窗构成封闭居室，封闭居室内划分有功能区；获取封闭居室及功能区的信息，具体包括：形状、位置、面积、门窗信息、结构及规格信息、相邻功能区的位置信息；对户型居室和功能区信息进行诊断；根据预先获取到的家庭装修设计经验规则，结合每个功能区的信息和/或用户的需求调研信息，为每个居室及功能区进行商品布局规划设计并最终添加对应的家居和/或家具产品。

可选的是，家庭装修设计经验规则，具体选自：商品布局定位规则、装修风格设计规则、色彩搭配设计规则，人体工程学信息规则、商品风格信息规则、商品规格信息规则、商品色彩信息规则。

可选的是，用户的需求调研信息包括：家庭人口信息，包括人口年龄、数量、健康情况、家庭居住需求信息或者家具风格信息。

可选的是，根据户型方正性、户型均好性、户型通风采光、居室面积及户型面积利用率、结构规格及适用性、户型布局设计标准对户型居室信息居室位置信息，居室之间的位置关系信息、居室面积、居室结构规格信息、居室门窗信息、居室功能区域信息对户型居室信息和功能区进行诊断。

可选的是，户型矢量图中，其功能区的尺寸被预先设定或根据已知的尺寸计算得出；功能区由墙体和/或区域分界线限定。

可选的是，结合每个功能区的信息和/或用户的需求调研信息，为每个功能区添加对应的家具，包括：根据功能区域的性质，根据家庭装修设计经验规则选择家居商品定位墙；以定位墙作为依据，形成放置家具的一套或多套设计方案；根据家庭装修设计经验规则，选择家具的位置和其尺寸的最合理方案，形成户型平面布局规划设计图。其中，户型的平面布局规划设计可以是多套方案。

可选的是，根据装修装饰设计风格在数据库中选择符合风格和色彩搭配规则的家具，并将平面布局规划设计图形成最终的家具设计方案。

本申请完全遵循设计工作的原理和流程，首先利用数据挖掘和分析手段，让系统看懂墙户型图，读懂户型结构，通过不断的机器学习掌握装修设计经验知识，可满足个性化的户型形状、尺寸结构、个性化的用户需求而自动实现设计工作。

其中，对以上形成矢量图的方法进行描述，在实施例中，是基于通用的户型图片，且该步骤中，还需要识别其户型概况信息。

在封闭居室识别步骤中，需要对户型图中墙体和门窗进行识别，形成包括墙体和门窗的户型矢量图，且墙体和门窗构成各个封闭居室。一般可以采取计算机自动识别的方法，也可以采取人工描画的步骤，其中，人工描画具有更好的识别准确性。

在居室用途命名步骤中，一般地，手工输入的居室选自以下：主卧、次卧、书房、客房、厨房、卫生间、阳台、衣帽间、门厅、储物间、入户花园；未手工输入的居室命名包括起居室包含餐厅、客厅和/或走廊、飘窗等。

在实施例中，一般是基于户型概要信息进行居室用途命名，在该实施例中，主要是将主卧、次卧、书房、卫生间、阳台这些封闭居室的命名进行手工输入。在具体实施例中，以上封闭居室只有起居室不手动命名，且起居室多包括餐厅、客厅以及公用的走廊等。

根据户型矢量图各个封闭居室的形状和门窗的位置，基于住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，在满足用户居住需求的前提下，或者，在满足利用率最高的前提下，进行功能区域分割或者划分，最终形成带有所有功能区域规划命名的户型矢量图。

其中，主要是基于墙体和区域分界线两者限定相应的区域而进行切分。在一个可选的实施例中，主要是按照一定的顺序依次基于墙体和区域分界线形成的矩形功能区域以进行切分。例如，如果封闭居室为不规则形状的建筑建筑结构，则首先根据封闭居室的功能用途，对居室建筑结构空间进行识别，再根据功能用途对建筑结构进行功能区域的规划划分。此外，在一个可选实施例中，在区域划分完以后，还需要判断，是否需要对合并完的区域进行合并或者不对其进行处理。如需要合并，则将两个相邻的具有共同区域分界线的区域进行合并。如认为相邻的区域之间有属于公共空间的部分，也可以不对其进行处理。

主要根据户型方正性、户型均好性、户型通风采光、居室面积及户型面积利用率、结构规格及适用性、户型布局设计标准对户型居室信息居室位置信息，居室之间的位置关系信息、居室面积、居室结构规格信息、居室门窗信息、居室功能区域信息对户型居室和功能区信息进行诊断。

简单来说，模型中包括各个居室及功能区域的特征，其主要特征为区域的结构、形状、尺寸和位置特征；以上居室及功能区域包括：双人卧室、单人卧室、书房、厨房、卫生间、客厅、餐厅、客餐厅一体、门厅、通道、走廊、居室学习区、公共区域阳台、飘窗、衣帽间等；以及符合特殊结构标准的特殊结构墙区域。

其中，更可选的实施例中，以上方法具体包括：

获取户型矢量图，该户型矢量图包括墙体和门窗，且由墙体和门窗构成各个封闭居室。根据封闭居室的用途，封闭居室中还可能包括其他室内特殊建筑结构，如封闭居室为厨房，则其一般还包括烟道；如封闭居室为卫生间，则其会包括下水；其他类似的如梁、柱也会在封闭居室中出现。当然，更为特殊的建筑结构也会在封闭居室中出现，本申请对此并不进行限定。

获取各个封闭居室的用途定义和/或墙体、门窗的具体信息。选择基准墙，遍历各个墙体，根据住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，依次在封闭居室内进行建筑结构的识别划分和功能区域的规划设计，最终形成带有居室功能区域命名的户型矢量图。

可选的是，在之后还包括：接收对该户型矢量图的尺寸调整输入数据，由此调整整个户型矢量图的尺寸和相对比例，形成符合实际尺寸的户型矢量图。

可选的是，在之前还包括：获取用户上传的住宅户型图。对该住宅户型图中的墙体和门窗、室内建筑结构如梁、柱、烟道、下水等、封闭居室进行识别，并据此形成户型矢量图。

可选的是，还包括：接收用户输入的居室、功能区域的命名。对部分或者全部封闭居室、功能区域进行用途定义命名，由此形成带有部分或者全部封闭居室、功能区域命名的户型矢量图。

可选的是，获取各个封闭居室的用途定义和/或墙体、门窗、室内建筑结构如梁、柱、烟道、下水等的具体信息，包括：读取每个封闭居室的房间的顶点坐标个数以及顶点坐标集合、房间门的个数以及门的顶点坐标集合和房间窗的个数以及窗的顶点坐标集合、梁、柱、烟道、下水的个数及顶点坐标集合；根据房间每两个顶点构造一段墙，确定每段墙的长度信息；判断墙体内是否包括门窗、柱、烟道，并以有门的墙为房间基准墙；以基准墙为依据，遍历相邻的墙体，最终确定每个封闭居室的各个墙体之间的方向和位置关系。

可选的是，以基准墙为依据，遍历相邻的墙体，最终确定每个封闭居室的各个墙体之间的方向和相互关系，具体包括：将在平面坐标系中和X轴平行的墙归类为水平墙组；将和Y轴平行的墙设定为垂直墙组；非平行于X轴和Y轴的倾斜墙或异形墙按其在房间区域内的水平和垂直方向投影分别进行归类；判断基准墙所在墙组内距离基准墙的最大墙间距，如墙间距为X轴方向且X＞0或Y轴方向且Y＜0，则以基准墙顺时针确定房间墙的角度，墙坐标的起点、终点；如墙间距为X轴方向且X＜0或Y轴方向且Y＞0，则以基准墙逆时针确定方向墙的编号、角度，墙坐标的起点、终点；根据以上信息确认各个墙体之间的位置关系。

可选的是，选择基准墙，并遍历各个墙体，根据住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，在封闭居室内进行建筑结构识别划分和功能区域规划设计，具体包括：选择基准墙，以基准墙为始点遍历每条墙；结合住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，对符合住宅建筑结构特征的区域进行识别并依次用区域分界线进行划分；其中，墙体和/或区域分界线形成符合相应建筑结构特征的形状，区域分界线的至少一起点为墙体与墙体或与已知区域分界线的相交点；对划分出的区域做编号、对区域内的墙体或区域分界线做编号、确认区域分界线的长度、角度、起点、终点；根据划分出的区域中的墙体或区域分界线，继续划分区域，直至遍历完全部的墙体。

确认房间区域信息，包括区域类别、区域结构信息、区域内墙体或区域界线信息，最终结合住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，对各个区域进行特征命名。

可选的是，所述住宅建筑结构及功能区域结构特征模型中包括各个功能区域的主要特征，其包括：区域的结构、形状、尺寸和位置特征；以上功能区域选自：客厅、餐厅、客餐厅一体、门厅或玄关、通道、走廊、公共空间，阳台、飘窗、衣帽间等；以及特殊结构标准的结构墙区域。

可选的是，确认居室区域信息，包括区域类别、区域结构信息、区域内墙体或区域界线信息，结合住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，对其命名，还包括：针对某一封闭居室，识别已划分的功能区的构成和与相邻功能区的关系，判断功能区相邻之间是否为墙体或者区域分界线；

按照该封闭居室的用途定义，对已划分的建筑结构根据功能区域特征进行功能区域的规则设计。其中，在实施例中，按照该封闭居室的功能，从已划分的区域特征的功能区域中选择最佳的功能区域，还包括：根据住宅建筑结构及功能区域结构特征模型，对选择以水平基准墙的水平划分和以垂直基准墙的垂直划分的区域结果进行选择：若水平划分的区域比垂直划分的区域更符合区域结构特征，最终划分结果以水平划分结果为准；否则，以垂直划分结果为准。

其中，其能够基于户型图或者户型矢量图，结合住宅建筑功能区域结构特征模型，从有利于居住的条件下，形成最佳的功能区划分，并供用户参考或者供后续家居设计使用，具有较好的效果。

与以上方法实施例相对应，本申请还公开了一种系统，包括：户型矢量图获取单元，用于获取户型矢量图，并从中识别出墙体、门窗，墙体和门窗构成封闭居室，封闭居室内划分有功能区；功能区识别单元，用于获取封闭居室及功能区的信息，具体包括：包括形状、位置、面积、门窗信息、结构及规格信息、相邻功能区的位置信息；户型诊断单元，用于对户型居室信息和功能区进行诊断；家居装饰设计单元，用于根据预先获取到的家庭装修设计经验规则，结合每个功能区的信息和/或用户的需求调研信息，为每个居室及功能区进深布局规划设计并最终添加对应的家居和/或家具产品。

可选的是，家庭装修设计经验规则，具体包括：商品布局定位规则、装修风格设计规则、色彩搭配设计规则，人体工程学信息规则、商品风格信息规则、规格信息规则、商品色彩信息规则。

可选的是，用户的需求调研信息包括：家庭人口信息，包括人口年龄、数量、健康情况、家庭居住需求信息或者家具列表。

如图2所示，本申请中模拟显示灯光效果的方法包括下述步骤：

(1)为每个光源的发光部位，绘制三维模型。三维模型可以采用专用的模具设计工具或软件，如：AutoCAD、Pro/E、UG等。通过系统的文件导入功能，选择设计好的模具文件。

(2)在三维模型发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向，向外设置一条射线，所有射线构成光源的光线模型。例如环形节能灯发光部位的三维模型及其光线模型，如图3A所示。

(3)根据待照射面的形状(不限于平面)及其与光源之间的相对位置，在光线模型的相应位置上截取相应截面，每根被截取的射线在所述截面上形成一个截点，其中截面形状、位置与待照射面相对应。例如图3B为环形节能灯光线模型正下方截取的截面图。

如此设计，截面各区域上的截点密度，与光源在待照射面的相应区域的实际光照强度成正比，截面各区域上的截点密度可以反映、量化待模拟对像在待照射面的相应区域照射强度。

(4)通过实验测定光源，在待照射面某一区域上的实际照射强度，找出该区域实际照射强度与步骤(3)所得截面的相应区域的截点密度的比例关系，利用该比例关系，通过步骤(3)所得截面其他区域的截点密度，推算出光源在待照射面相应区域的照度。

如此设计，可以建立模拟系统与实际照明系统的直接换算关系，使模拟系统更加准确

(5)依照步骤(4)推算出的照度，与实际照度要求之间的差距，调整步骤(2)所述光源的光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式，然后，重复第(3)、(4)步，直至依照步骤(4)推算出的照度与实际照度要求相符。例如通过图3B可以看出，环形节能灯的中心亮度不够，可以利用本申请的技术，找出在其中心加装何种辅助光源更为合适。

还可以为光源设计折光件或反光件，相应地在第(1)步中，可以为每个折光件或反光件的工作面建立相应的三维模型；在第(2)步射线与前述工作面相遇时，也相应地发生折射或反射，这些射线和未与前述工作面相遇的射线共同组成光源的光线模型。当然也可以同时设计折光件和反光件。

本申请的模拟显示系统可以包括数据库和截面截取装置，其中数据库内存有多种光源的三维模型，至少存有多种光源的发光部位的三维模型，在三维模型发光部位的表面上设定均匀、密布的点，并自每个点出发，沿法线方向，向外设置一条射线；所有射线构成光源的光线模型，截面截取装置根据待照射面与光源之间的相对位置，在光线模型的相应位置上的截取截面，且其截面形状与待照射面的形状相对应。其还配用光线模型调整装置，用于调整步骤所述光线模型的数量、种类、位置、角度及组合方式。

下面分别对可以在本申请中使用的光源布置方法进行更为具体地描述，包括逐点计算法、四光源照明模型以及多光源空间点的照度计算的基本原理进行介绍，并据此给出本申请方法的详细步骤。

(一)逐点计算法

如图4所示，设光源的光通量为φ，受光源的辐照面积为A，则可定义平均照度：

若已知点光源的空间位置为(x₀,y₀,h)，l为光源到O点的直线距离，I为光强度，则可知O(x,y,0)点的照度大小为：

其中，

即O点的照度为：

(二)四光源照明模型

如图5所示，以四光源中心在地面上的投影点为直角坐标系的原点，以平行O₁O₂过原点的直线为x轴建立空间直角坐标系。设同一行灯源之间的间距为l，每个光源到原点的距离为R，四个点光源的空间坐标分别为则可知任意一个空间点的照度为：

即

由可知函数的鞍点在坐标原点(0,0)，即坐标原点处的照度值为此区域的局部最小值。只要原点处的照度满足照度要求，则光源中间区域内的所有照度都能满足最低照度要求。若已知光源的间距l，则原点处的照度可表示为：

(三)多光源空间点的照度计算

如图6所示，设空间有多个灯源，其中第i个光源的坐标位置的(x_i,y_i,h)，每个光源的光通量为φ，各光源在A点的照度为Ei(i＝1,2,...,n)，则空间某点A(x,y,0)处的照度是空间内所有光源在此处的照度之和，即A点的照度为：

本申请方法的详细步骤如下：

(1)求解最小间距l_min及安装光源起点的位置，其步骤是首先假设四光源中心处照度能够满足最低照度要求，根据四光源模型可以得到中心处的照度为：

通过上式可以推导出相邻光源之间的最小间距为：

求解出相邻光源的最小间距后，就可以进一步确定安装光源的起点的位置为

(2)相邻光源间距的确定。根据以上分析，设步长为初始化相邻灯源间距为l＝l_min+Δl，l≤width，此后每确定一种方案，此次的步长为上一次方案的计算结果加上一个步长，即1＝1+Δ1。

该方法就是求取在满足照度要求时消耗电能最少的光源布置方案，即求相同光源在满足要求时所需要的最少光源数目，即求解最大的相邻光源之间的间距l。上述已经表明l≤width，这是相邻光源间距大小的极限条件，最大间距为待求的未知量。可以通过判断照明空间点的所有照度值是否满足照度需求得出两相邻光源之间的最大间距。

(3)已知间距l情况下灯源布置方案的确定。若已知相邻光源的间距为l，照明空间的长为length，宽为width，则可知在照明空间长、宽方向上的各自需要安装的灯具数目分别为：

长方向上光源安装的数目为：nLen＝(length-lmin)l+1，若nLen为整数，则nLen＝nLen，若nLen不为整数，则nLen＝round(nLen)+1(round为四舍五入功能)。

宽方向上光源安装的数目为：nWid＝(width-lmin)l+1，若nWid为整数，则nWid＝nWid，若nWid不为整数，则nWid＝round(nWid)+1(round为四舍五入功能)。因此，该间距下总共需要安装的光源数目N＝nLen·nWid。

(4)最优布置方案的确定。通过判断该方案是否满足两个目标判断该方案最优：i)该照明空间光源的布置方案最大程度上符合设计者需求。具体需要参考的是照明空间的光源布置是否满足最低和最高照度要求或者在允许的方位内，光分布是否均匀等因素；ii)该方案是最节能的照明设计方案。若对比该方案与之前的方案，若该方案所消耗电能最少，则可判定该方案为最节能方案。

在判断方案是否最优时，首先要求方案能够满足上述的目标i)，若该方案不能满足目标i)，则认为该方案是不合理方案。在满足目标i)的前提下，若能够同时满足目标ii)，则认为该方案是最优的方案。

上述方法能够兼顾全局布置和局部照度的优化，能够提高空间照度均匀度，并且在同样的照度的条件下，相比于其他现有技术(例如系数法)布置的光源方案更加节能。若将本申请中的点光源位置记为线光源和面光源的中心位置，同样可以直接应用于线光源和面光源照明空间的优化布置。

本申请还提供一种照明光色评估方法，该评估方法的第一个实施例包括如下步骤：

步骤A：对照明区域中的照明目标进行反射光谱曲线测试，获得该照明目标的反射光谱曲线；

步骤B：根据数据库中各照明光源的光谱及所述照明目标的反射光谱曲线，计算所述照明目标在所述数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度；

步骤C：根据所述照明目标在所述数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度，将处于预设的第一色度参考范围内的色度所对应的光谱作为选择所述照明目标的照明光源时的参考光谱。

上述各步骤中，步骤A是本方法的基础步骤，其目的是为获取照明目标对不同波长的照明光源的反射能力。在进行反射光谱曲线测试时，将照明目标按颜色进行分类，将属于同一类颜色的照明目标分为一类，并对各类照明目标进行反射光谱曲线测试。然后，以各类照明目标占所述景观照明区域的面积比重为各类照明目标的反射光谱曲线测试结果的权重，对各类照明目标的反射光谱曲线测试结果进行加权平均计算，并求和，从而获得该照明目标的反射光谱曲线。对各类照明目标进行反射光谱曲线测试时，可用与照明目标色度一致的色样代替相应照明目标进行测试。

步骤B中的照明光源包括高压钠灯、金卤灯、LED或荧光灯等。图7A示出了一个色样在自然光及常用照明光源照射下的色度曲线。图7B为一个色样在不同峰值波长及FWHM的高斯分布型光谱光源照射下的色度曲线。具有不同反射光谱曲线的照明目标可用不同色样进行表示。此外，还可以直接选择典型的建筑景观、雕塑景观、植物景观等作为色样，用于进行反射光谱曲线测试以获取其反射光谱曲线。色样代表了景观照明区域中与该色样颜色对应的照明目标，不同的色样代表了具有不同反射光谱曲线的照明目标。色样的数量根据照明目标的颜色类别的多少决定。各种传统光源及具有不同峰值波长及FWHM的高斯分布型光谱光源代表了不同光谱的照明光源。各种传统光源及具有不同峰值波长及FWHM的高斯分布型光谱光源照射不同色样时色样所呈现的色度值一旦确定，具有不同反射光谱曲线的照明目标在具有不同光谱的照明光源照射下所呈现的色度就确定了。具有不同反射光谱曲线的照明目标在具有不同光谱的照明光源照射下所呈现的色度可保存于数据库中，形成照明光源的光谱及照明目标的反射光谱曲线的组合与照明目标在该照明光源照射下所呈现的色度之间的对应关系，用于参考比对。

步骤C中，第一色度参考范围的设定方法如下：

根据所述照明目标的反射光谱曲线计算所述照明目标在CIE标准照明体对应的标准光源照射下所呈现的色度，并将该色度作为第一标准色度；

根据所述照明目标的反射光谱曲线计算所述照明目标在不同高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度，并据此建立高斯分布型光谱光源的峰值波长与FWHM的组合与照明目标在该高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度之间的对应关系；

从所述对应关系中选择FWHM相等的组合所对应的色度，并据此确定所述照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度范围；

根据所述照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度范围计算所述照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度与所述第一标准色度的色差均值；

根据预设的与所述第一标准色度的色差，将与该色差差值最小的色差均值所对应的色度范围作为第一色度参考范围。

这里，可将D65标准光源作为CIE标准照明体对应的标准光源用于计算照明目标在该标准光源照射下所呈现的色度。选择不同的色度范围作为第一色度参考范围，并根据该参考范围选择光源可以实现对照明目标不同的照明效果。

本申请提供的照明光色评估方法的第二个实施例包括：

步骤D：对预选的照明光源进行光谱能量分布测试，获得预选的照明光源的光谱；

步骤E：根据所述照明目标的反射光谱曲线、预选的照明光源的光谱、以及数据库中预存的照明光源的光谱及照明目标的反射光谱曲线的组合与照明目标在该照明光源照射下所呈现的色度之间的对应关系，确定所述照明目标在预选的照明光源的照射下所呈现的色度。

上述步骤A、D、E中，步骤A与第一个实施例提供的照明光色评估方法中的步骤A相同。步骤D中，预选的照明光源一般从常用的照明光源中选择。虽然从理论而言，光源有多种，但是常用照明光源一般只包括高压钠灯、金卤灯、LED或荧光灯等。步骤D的目的在于确定所预选的照明光源的光谱，以便后续根据该光源的光谱计算照明目标在该光源照射下所呈现的色度。

步骤E与第一个实施例提供的照明光色评估方法中的步骤B同理，在此不再赘述。

第二个实施例所提供的照明光色评估方法与第一个实施例提供的照明光色评估方法的主要不同之处在于，第一个实施例可以根据照明目标在不同光谱的光源的照射下所呈现的色度来选择该照明目标的照明光源的参考光谱，而第二个实施例可以根据预选的照明光源的光谱来计算照明目标在该光谱的照明光源下所呈现出的色度。上述两套光色评估方法可以结合到一起形成一个新的光色评估方法，使该光色评估方法具有更多功能。

本申请还提供另一种照明光色评估方法。该方法通过在第二个实施例所提供的照明光色评估方法中的步骤E之后进一步增加步骤F而形成。

步骤F为：将所述照明目标在预选的照明光源的照射下所呈现的色度与第二色度参考范围进行比较，并根据比较结果判断所预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果为再现效果还是重塑效果；如果所呈现的色度在第二色度参考范围之内，则所预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果为再现效果；如果所呈现的色度在第二色度参考范围之外，则所预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果为重塑效果。步骤F将步骤E中所确定得出的照明目标在预选的照明光源的照射下所呈现的色度与预设第二色度参考范围进行比较，从而确定该预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果的性质。

步骤F中所涉及的第二色度参考范围与前述的第一色度参考范围不同。第二色度参考范围用于确定照明光源对照明目标产生的照明效果属于再现效果还是重塑效果。这里，再现效果是指，照明光源对照明目标的色度的再现性。重塑效果是指照明光源对照明目标色度的重塑性。照明光源照射到照明目标上时，照明目标所呈现的色度与该照明目标在白光光源照射下所呈现的色度相差越小，表示该照明光源对照明目标色度的再现性越好，对照明目标色度的还原度越高，照明目标所呈现的色度与该照明目标在白光光源照射下所呈现的色度相差越大，则表示该照明光源对照明目标色度的重塑性越好，对照明目标色度的改变越大。

步骤F中，第二色度参考范围的设定方法如下：

根据所述照明目标的反射光谱曲线计算所述照明目标在CIE标准照明体对应的标准光源照射下所呈现的色度，并将该色度作为第二标准色度；

根据预设的与该第二标准色度的最大允许色差确定色度范围，并以该色度范围作为第二色度参考范围。

这里，可将D65标准光源作为CIE标准照明体对应的标准光源用于计算照明目标在该标准光源照射下所呈现的色度。设定最大允许色差时，可根据对照明光源对照明目标色度的再现性要求的高低确定一个适当的值。当处于这个色度范围内，则照明光源属于对该照明目标具有再现性的光源，其对照明目标的色度具有良好的再现性，其对所述照明目标产生的照明效果为再现效果，否则，照明光源属于对该照明目标具有重塑性的光源，其对照明目标的色度具有良好的重塑性，其对所述照明目标产生的照明效果为重塑效果。

本申请还提供一种照明光色评估系统，该光色评估系统包括照明目标反射光谱曲线测试模块、照明光源作用效果评估模块、照明目标光源光谱预测模块。其中：

照明目标反射光谱曲线测试模块用于对照明区域中的照明目标进行反射光谱曲线测试，获得该照明目标的反射光谱曲线。照明光源作用效果评估模块用于根据数据库中各照明光源的光谱及所述照明目标的反射光谱曲线，计算所述照明目标在所述数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度。照明目标光源光谱预测模块用于根据所述照明目标在所述数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度，将处于预设的第一色度参考范围内的色度所对应的光谱作为选择所述照明目标的照明光源时的参考光谱。通过该光色评估系统可以根据照明目标在不同光谱的光源的照射下所呈现的色度来选择该照明目标的照明光源的参考光谱。

本申请还提供基于上述照明光色评估系统的另一种光色评估系统，该光色评估系统除包括上述光色评估系统的各模块之外，还包括光谱能量分布测试模块、照明光源性质确定模块以及第一色度参考范围设定模块和第二色度参考范围设定模块。

其中，光谱能量分布测试模块用于对预选的照明光源进行光谱能量分布测试，获得预选的照明光源的光谱。照明光源作用效果评估模块还用于根据所述照明目标的反射光谱曲线及预选的照明光源的光谱，计算所述照明目标在所述预选的照明光源的照射下所呈现的色度。照明光源性质确定模块用于将所述照明目标在预选的照明光源的照射下所呈现的色度与第二色度参考范围进行比较，并根据比较结果判断所预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果为再现效果还是重塑效果；如果所呈现的色度在第二色度参考范围之内，则所预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果为再现效果；如果所呈现的色度在第二色度参考范围之外，则所预选的照明光源对所述照明目标产生的照明效果为重塑效果。

第一色度参考范围设定模块用于：

第二色度参考范围设定模块7用于：

照明光源包括：高压钠灯、金卤灯、LED或荧光灯等。

上述光色评估系统的各模块的具体工作原理可参考上述评估方法中的相应描述，在此不再赘述。

与现有技术相比，本申请利用照明区域中的照明目标的反射光谱曲线，以及具有不同反射光谱曲线的照明目标在具有不同光谱的照明光源照射下所呈现的色度，可以精确预测照明区域中的照明目标在具有不同光谱的照明光源照射下不同效果。工程师在进行照明设计时，可以不再采用直接选择光源这种粗略方法，而是从选择光源光谱的角度针对不同的照明目标选择合适的照明光源，从而可使照明设计带来的照明效果更加符合期望。

本说明书使用示例来公开本申请，其中的一个或多个示例被图示于附图中。每个示例都是为了解释本申请而提供，而不是为了限制本申请。事实上，对于本领域技术人员而言显而易见的是，不脱离本申请的范围或精神的情况下可以对本申请进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分的图示的或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以得到更进一步的实施例。因此，其意图是本申请涵盖在所附权利要求书及其等同物的范围内进行的修改和变型。

Claims

1.一种室内灯光设计方法，其特征在于，包括：

构建室内空间结构；

将所述室内空间结构划分为一个或多个子空间；

针对每个所述子空间的每一个侧面设定相对应的环境条件；

针对每个所述子空间的每一个侧面根据所述环境条件选择光源；

在所述室内空间结构中模拟显示灯光效果；以及

调整所述光源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建步骤包括：

获取所述室内空间结构的三维数据，并从中构建出墙体、门和窗，所述墙体、所述门和所述窗构成所述室内空间结构；

其中，构建所述墙体包括：获取所述室内空间结构的空间顶点的坐标，并根据每两个所述空间顶点构造一个所述墙体，从而确定每个所述墙体的尺寸；

构建所述门包括：获取所述门的门顶点的坐标，并根据所述门顶点的坐标确定所述门的尺寸以及在墙体上的位置，其中，将具有所述门的墙体确定为第一墙；

构建所述窗包括：获取所述窗的窗顶点的坐标，并根据所述窗顶点的坐标确定所述窗的尺寸以及在墙体上的位置；以及

以所述第一墙为准，遍历相邻的墙体，从而确定所述室内空间结构的各个墙体之间的方向和位置关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述划分步骤包括：

获取所述室内空间结构内固定物体的三维数据，并根据所述固定物体与所述墙体、所述门和所述窗的相互位置关系，将所述室内空间结构划分为一个或多个子空间；

其中，每个所述子空间之间用分界线进行划分，所述分界线的至少一个起点为墙体与墙体、墙体与已知分界线、或已知分界线和已知分界线之间的交点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述选择步骤包括：

获取每种光源的工作条件，根据所述环境条件和所述工作条件生成可选光源范围；

针对每个所述子空间的每一个侧面，在所述可选光源范围内选择所述光源，并将所述光源添加至相对应的位置上；

其中，所述可选光源范围至少包括不选择任何光源的选项。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模拟步骤包括：

针对每个已选择的光源，建立三维发光模型，进一步包括：

识别所述光源的发光部位；

在所述发光部位的表面上设定均匀分布的发光点，其中，所述发光点分布的密度与所述光源的发光强度相对应；

从每个发光点出发，沿法线方向向外投射一条射线，所述射线终止于投射面，并在所述投射面上形成一个投射点，其中，所述投射面为射线在投射方向上接触到的第一个所述墙体、所述门、所述窗或所述固定物体的一个侧面。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述模拟步骤进一步包括：

获取每个投射面的光路条件；

针对每个投射点，根据所在的投射面的所述光路条件，投射相应的反射和/或折射射线，所述发射和/或折射射线终止于另一个投射面。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述模拟步骤进一步包括：

根据每个投射面上的所述投射点的密度与所述发光点的密度的关系，得到每个投射面上的照射强度，并根据所述发光强度和所述照射强度，沿所述射线方向渐变地模拟显示灯光效果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述调整步骤包括以下一种或多种调整方式：增加光源、移除光源、替换光源、调整光源的位置、调整光源的发光方向、调整光源的工作参数。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于还包括照明光色评估步骤，所述评估步骤包括：

对照明区域中的照明目标进行反射光谱曲线测试，获得所述照明目标的反射光谱曲线；

根据数据库中各照明光源的光谱及所述照明目标的反射光谱曲线，计算所述照明目标在所述数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度；

根据所述照明目标在所述数据库中各照明光源的照射下所呈现的色度，将处于预设的第一色度参考范围内的色度所对应的光谱作为选择所述照明目标的照明光源时的参考光谱；

对预选的照明光源进行光谱能量分布测试，获得预选的照明光源的光谱；以及

根据所述照明目标的反射光谱曲线及预选的照明光源的光谱，计算所述照明目标在所述预选的照明光源的照射下所呈现的色度；

其中，所述第一色度参考范围的设定步骤包括：

根据所述照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度范围计算所述照明目标在各FWHM的高斯分布型光谱光源照射下所呈现的色度与所述第一标准色度的色差均值；以及

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于：

在所述调整步骤之后，选择性地重复所述构建、所述划分、所述设定、所述选择和所述模拟步骤，直至完成设计。