CN111145332B

CN111145332B - 一种针对家装设计测光的通用方法

Info

Publication number: CN111145332B
Application number: CN201911148268.9A
Authority: CN
Inventors: 陈旋; 周海; 赵瑞新
Original assignee: Jiangsu Aijia Household Products Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Aijia Household Products Co Ltd
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2039-11-21
Also published as: CN111145332A

Abstract

本发明公开了一种针对家装设计测光的通用方法，属于渲染测光技术领域，具体包含：场景加载；生成辐射检测点；生成辐射图；辐射图数据处理：遍历辐射图每个像素的亮度值，进行数据筛选和计算平均值；步骤5，生成自动布灯：根据数据结果，生成对应强度的灯，并将生成的灯加入到之前构建好的场景中；渲染出图：将最终构建好的场景进行渲染，出效果图。本发明适用于所有户型，不依赖室内模型布局，不依赖室内材质明暗风格的基于物理的普适性测光方法，能显著提高测光精度，渲染效果，和渲染结果的真实性。

Description

一种针对家装设计测光的通用方法

技术领域

本发明属于渲染测光技术领域，尤其涉及一种针对家装设计测光的通用方法。

背景技术

家装设计渲染效果图时，需要对室内进行布灯，以达到良好的视觉效果，以及接近真实的模拟效果。目前，相关的测光方法有限，主要是基于室内的门窗尺寸来计算光通亮，这种方法存在很多弊端，比如精度不准确；如果有窗帘等室内模型也会影响进光量；对于室内明暗材质的变化也没有做出相应处理；对于特殊的户型如天窗，或者根据需要将墙隐藏等，这种算法都不能满足测光要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种针对家装设计测光的通用方法，在基于物理渲染引擎，以基于物理的科学方法，对户型内空间进行辐射检测，本发明不受户型，室内模型等外在因素影响，能够测出最真实的室内光照强度。然后根据检测的光照强度来决定布灯方式，已达到理想的渲染效果。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种针对家装设计测光的通用方法，具体包含如下步骤：

步骤1，场景加载：加载户型文件，并构建出户型场景，同时忽略户型中原有的手动放的灯，光照类型只加载HDR亮度贴图，以获取最真实的光照效果；

步骤2，生成辐射检测点：根据每个房间的不同区域，进行辐射点位的计算，生成辐射点阵信息；

辐射点位的计算，具体如下：

获取区域的长L，宽W，以及中心点的世界位置Center(Cx,Cy)，对于每个平面，要生成一个256*256像素的辐射图，则需要256*256个辐射点；则点位之间的X方向间距为StepX＝L/256.0，Y方向间距为StepY＝W/256.0，设墙高为H，Z方向每个平面间距离为StepZ＝H/3.0，则可计算出所有点的世界位置坐标，第i行，第j列，第k层的点位坐标P(x,y,z)为：x＝Cx-L/2.0+StepX*i，y＝Cy-W/2.0+StepY*j,z＝(H/3.0)*k；其中，i，j，k都是从0开始的自然数；

步骤3，辐射检测及生成辐射图：获取每个辐射点位的颜色RGB，并计算亮度值；每个点位对应辐射图的一个像素，生成辐射图；

步骤4，辐射图数据处理：遍历辐射图每个像素的亮度值，进行数据筛选和计算平均值；

步骤5，生成自动布灯：根据亮度平均值结果，生成相应强度的灯，并将生成的灯加入到之前构建好的场景中；

步骤6，渲染出图：将最终构建好的场景进行渲染，出效果图。

作为本发明一种针对家装设计测光的通用方法的进一步优选方案，在步骤2中，辐射点阵信息的生成依赖于户型区域的形状和大小；户型区域是以多个矩形拼凑而成的多边形；先将多边形分割为几个矩形，针对每个矩形分别计算辐射点位。

作为本发明一种针对家装设计测光的通用方法的进一步优选方案，在步骤4中，辐射图数据处理，具体如下：

步骤4.1，通过遍历每个像素点，获取每个像素的R，G，B值，并计算出该像素点的亮度值为R*0.299+G*0.587+B*0.114，然后对亮度数据进行筛选；

步骤4.2，去掉亮度值接近0和1.0的点，对于每个辐射图，取亮度值在0.01-0.995之间的值，其中，三个墙高方向上的由高到低的三张辐射图按照重要程度，分别赋予0.2，0.5，0.3的权重，可得到一个户型整体亮度因子记为LRes，LRes影响自动布灯的强度，LRes＝L1*0.2+L2*0.5+L3*0.3，LRes在0到1之间；则布灯的强度IRes＝I*(1-LRes)；其中I为自动布灯的初始亮度值，采用射灯，初始亮度值取2000。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明一种适用于所有户型，不依赖室内模型布局，不依赖室内材质明暗风格的基于物理的普适性测光方法，能显著提高测光精度，渲染效果，和渲染结果的真实性；

2、不同于一般的测光使用正向估测方式，我们使用基于场景实际情况的反馈机制，即先构建户型场景，测光，然后再将灯布入场景内，最后进行渲染，可显著提高测光的真实性，布灯的合理性，和实际应用的可行性。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明辐射点位布置示意图；

图3(a)是户型顶视图；

图3(b)是同一户型最大高度获取的辐射图；

图3(c)是同一户型中间高度获取的辐射图；

图3(d)是同一户型最低高度获取的辐射图；

图4(a)是为不使用物理辐射测光的效果图；

图4(b)是使用基于物理的辐射测光的渲染结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围

一种针对家装设计测光的通用方法，如图1所示，具体包含如下步骤：

步骤5，生成自动布灯：根据亮度平均值结果，生成对应强度的灯，并将生成的灯加入到之前构建好的场景中；

辐射点布置方式：

如图2所示,辐射点阵的生成依赖于户型区域的形状和大小。户型区域一般是以多个矩形拼凑而成的多边形。因此，我们先将多边形分割为几个矩形，然后针对每个矩形分别计算辐射点位。每个矩形中，辐射点位的计算方式相同。此处我们着重说明单个矩形内，辐射点位的计算方式。

计算方法：

首先获取区域的长(L，单位：m)和宽(W，单位：m)以及中心点的世界位置Center(Cx,Cy)，我们对于每个平面，要生成一个256*256像素的辐射图，需要256*256个辐射点。那么点位之间的X方向间距为StepX＝L/256.0，Y方向间距为StepY＝W/256.0，设墙高为H(单位：m)，Z方向每个平面间距离为StepZ＝H/3.0，至此，我们可以计算出所有点的世界位置坐标，第i行，第j列，第k层的点位坐标P(x,y,z)为：x＝Cx-L/2.0+StepX*i，y＝Cy-W/2.0+StepY*j,z＝(H/3.0)*k。其中，i，j，k都是从0开始。

每个辐射点位需要一个法向量，用以检测法向量朝向方向的光的强度。这里我们统一设为N(0,0,1)。

3.辐射图数据处理

生成的辐射图如图3(a)至图3(d)所示：

图3(a)到图3(d)分别为户型顶视图和三个高度由高到低的辐射图，由于坐标系的原因，户型图和辐射图存在镜像关系。通过遍历每个像素点，我们可以根据RGB值算出第i张辐射图的亮度值Li＝R*0.299+G*0.587*B*0.114，计算出亮度值后，需要对数据进行筛选。首先，我们需要去掉亮度接近0值的点，因为外界光不能照射到模型内部，当我们的辐射平面与墙体，模型等相交时，获取的亮度即为0，通过实验测试，将阈值设为0.01可以筛选掉这种情况。另外，亮度接近1.0时，主要是户型外面的像素点直接接受HDR光照造成的，通过实验验证，我们将阈值设为0.995，以区别在户型外直接受HDR光照的情况和室内反射的亮度高的情况。结果就是，对于每个辐射图，我们只取亮度值在0.01-0.995之间的值。其中，第一张到第三张辐射图按照重要程度，我们分别赋予0.2，0.5，0.3的权重。最后可以得到一个户型整体亮度因子LRes＝L1*0.2+L2*0.5+L3*0.3，LRes在0到1之间。最后布灯的强度IRes＝I*(1-LRes)。

综上所述，我们使用该测光方法和使用常规方法对同一户型进行了渲染，效果如图4(a)和图4(b)所示，图4(a)为不使用物理辐射测光的效果图，可以看出光影明显，灯光亮度较暗，光线层次不清晰等问题；图4(b)是使用基于物理的辐射测光的渲染结果，可以看出布灯和渲染效果都有很好的提升。

本发明设计了一种适用于所有户型，不依赖室内模型布局，不依赖室内材质明暗风格的基于物理的普适性测光方法，能显著提高测光精度，渲染效果，和渲染结果的真实性。不同于一般的测光使用正向估测方式，我们使用基于场景实际情况的反馈机制，即先构建户型场景，测光，然后再将灯布入场景内，最后进行渲染，可以显著提高测光的真实性，布灯的合理性，和实际应用的可行性。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种针对家装设计测光的通用方法，其特征在于：具体包含如下步骤：

辐射点位的计算，具体如下：

获取区域的长L，宽W，以及中心点的世界位置Center（Cx,Cy），对于每个平面，要生成一个256*256像素的辐射图，则需要256*256个辐射点；则点位之间的X方向间距为StepX = L/256.0 ， Y方向间距为 StepY = W/256.0 ，设墙高为H，Z方向每个平面间距离为 StepZ =H/3.0 ，则可计算出所有点的世界位置坐标，第i行，第j列，第k层的点位坐标P（x,y,z）为：x= Cx-L/2.0+StepX*i ， y= Cy-W/2.0+StepY*j , z=(H/3.0)*k ；其中，i ，j ，k 都是从0开始的自然数；

2.根据权利要求1所述的一种针对家装设计测光的通用方法，其特征在于：在步骤2中，辐射点阵信息的生成依赖于户型区域的形状和大小；户型区域是以多个矩形拼凑而成的多边形；先将多边形分割为几个矩形，针对每个矩形分别计算辐射点位。

3.根据权利要求1所述的一种针对家装设计测光的通用方法，其特征在于：在步骤4中，辐射图数据处理，具体如下：

步骤4.1，通过遍历每个像素点，获取每个像素的R，G，B 值，并计算出该像素点的亮度值为R*0.299+G*0.587+B*0.114 ，然后对亮度数据进行筛选；

步骤4.2，去掉亮度值接近0和1.0的点，对于每个辐射图，取亮度值在0.01-0.995之间的值，其中，三个墙高方向上的由高到低的三张辐射图按照重要程度，分别赋予0.2，0.5，0.3的权重，可得到一个户型整体亮度因子记为LRes，LRes影响自动布灯的强度，LRes=L1*0.2+L2*0.5+L3*0.3，LRes在0到1之间；则布灯的强度IRes=I*（1-LRes）；其中I为自动布灯的初始亮度值，采用射灯，初始亮度值取2000。