CN111597627B - 一种包含硬装的卫生间自动设计系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含硬装的卫生间自动设计系统及方法，主要包括生成布局、划分干湿区、生成关注区、硬装匹配。本发明针对卫生间的自动设计场景，综合考虑了墙面、顶面、地面的硬装设计，拥有了处理硬装素材的能力，可以处理的设计素材不仅有软装家具，还有各种硬装素材，解决了市面上其他自动设计系统硬装自动设计能力缺失的问题；将样板间中的硬装素材应用到目标房间中，不是简单的复制和素材替换，而是理解了样板间中每个面上的硬装设计，以关注区的形式来描述一个面上的硬装设计，使得整个系统有了“设计”能力，更加智能，输出的效果更接近设计师真实的设计方案；将卫生间划分干湿区域，有了功能区的概念，保证了系统输出设计方案的合理性。

Description

一种包含硬装的卫生间自动设计系统及方法

技术领域

本发明涉及家装设计的领域，具体涉及一种包含硬装的卫生间自动设计系统及方法。

背景技术

家装设计是一项非常耗时费力的工作，一个合格的设计方案通常要花设计师几小时甚至几天的时间来进行设计。随着计算机和网络技术的不断进步，计算机端的设计工具也在不断被优化，但是人力的设计效率还是比较低下。特别是在进行一些比较类似的重复设计工作的时候，于是人们对于家装自动设计的需求，就越来越强烈。

家装自动设计系统，指的是在给定户型和设计素材的情况下，由计算机自动生成设计方案的系统。这个系统的输入是一般是户型和设计素材，输出是一套给定户型中的设计方案。输入中的家装设计素材，大体可以分为软装和硬装两类。软装是指可移动和更换的室内家具，比如沙发、电视、床等，硬装是指不可移动与变化的东西，比如吊顶，墙面和地面的铺贴砖块等。

硬装设计复杂又精巧，是区分优秀设计和普通设计的重要一环，是家装设计中非常重要的一部分。但是目前市面上的自动设计系统大多只能支持2D软装布局的生成，缺乏硬装自动设计的能力，难以生成一套完整的设计方案。比如公开号为107256434A和109920052A的专利都是自动设计系统的一种实现方法，他们能够解决的问题仅仅是生成软装的布局，并没有考虑到硬装的自动设计。究其原因，大多是因为软装布局仅涉及方案俯视图的2D场景下的计算，而硬装铺贴不仅在地面，还有墙面和顶面，计量难度和计算量都会大大增加。包括国外的学者也进行了许多自动设计领域的研究，V Ferrari. A GenerativeModel of 3D Object Layouts in Apartments和Adaptive Synthesis of Indoor Scenesvia Activity-Associated Object Relation Graphs两篇文章研究的就是室内场景自动设计的问题，他们的输出也是仅有软装的设计方案，并未涉及硬装的自动设计。也有考虑到硬装的系统，比如公开号为110765527A专利，但是这个系统只能做到简单的素材替换，还没达到“设计”的程度。

综上所述，家装自动设计是一个备受重视的研究领域，而现有的自动设计系统基本只考虑了软装布局的生成，市面上还未出现成熟的包含硬装的自动设计系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种包含硬装的卫生间自动设计系统及方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种包含硬装的卫生间自动设计系统，主要包括生成布局模块、划分干湿区模块、生成关注区模块和硬装匹配模块；

生成布局模块，用于在目标房间中生成软装家具的布局；

划分干湿区模块，用于样板间和目标房间进行干湿区子区域划分；

生成关注区模块，用于根据各个家具的位置以及干湿区分区信息，结合样板间中墙、顶、地面上的硬装设计，在样板间和目标房间生成墙面、地面、顶面的硬装面关注区；

硬装匹配模块，用于结合样板间关注区中的硬装设计，按照关注区应用到目标房间对应的区域中，并且微调适配房间内布局好的家具。

本发明同时公开了一种包含硬装的卫生间自动设计方法，主要包括以下步骤：

1）生成布局：采用带剪枝的宽度优先搜索方法在目标房间中生成家具的布局，在布局每个家具的时候，根据家具的类目、尺寸特征和场景上下文在当前房间中生成采样点，对于每个采样点，将其作为当前家具的位置，结合之前的场景上下文，生成新的场景上下文集合，然后按照一定规则择优，删除集合中不必要的场景上下文，遍历完所有家具之后，从最后保留的场景上下文中选取最优的布局作为输出结果，生成布局的输入是样板间中的所有家具以及目标房间，输出是这些家具在目标房间中的布局信息，包括每件家具在空间中的大小、位置、朝向信息；

2）划分干湿区：将自动设计系统输入的卫生间样板间和目标房间都划分好干湿区，划分干湿区基于房间内的家具布局进行，对于样板间是基于样板间中的真实家具，对于目标房间是基于前一个生成家具布局的模块的输出结果，首先根据淋浴房的位置、大小及整个房间的形状、大小、门窗特征搜索出湿区，接着把房间内除了湿区之外的地方都划为干区；

3）生成关注区：基于划分干湿区的结果进行，负责在样板间和目标房间的墙面、地面、顶面生成硬装关注区，将同一个平面上的硬装设计定义为一个面方案，一个面方案中允许有多个区域，每个区域都是一个多边形，每个区域中有不同的硬装素材，硬装设计和软装形成比较强烈的搭配关系，根据这种搭配关系，并基于生成布局和划分干湿区的结果，将一个面方案中硬装区域和素材进行聚类，聚类的结果就是这个面方案上的硬装关注区，一个房间是一个三维空间，至少有六个以上的平面，每个面对应一个硬装面方案，每个面方案上生成数个硬装关注区；

4）硬装匹配：负责理解样板间中的硬装设计，应用到目标房间相应的区域中，并调整硬装素材的位置和形状，以适配目标房间中的家具，一个房间有多个关注区，首先计算样板间关注区到目标房间关注区的映射关系，根据软装布局和干湿分区信息计算同时利用多边形映射关系确定墙面关注区的映射，接着获取样板间关注区中的硬装素材，应用到目标房间对应的关注区中，根据硬装素材特性，调整硬装素材的位置、角度、大小、个数以适应目标房间中的关注区，在目标房间的关注区填充了硬装素材之后，最后微调关注区的形状、位置来适配家具的软装布局，在目标房间中生成一套硬装设计。

更进一步的，所述生成布局中的场景上下文为确定好位置的家具信息。

更进一步的，所述硬装匹配的多边形映射主要包括以下步骤：

1）将样板间和目标房间的两个多边形，分别切分成数个三角形，进行一定的删减和补全，样板间多则删一些三角形，样板间少则复制一些三角形，使得两个多边形切出的三角形数量一致；

2）按照每个三角形相对于多边形重心的向量，即距离、角度，进行排序，确定样板间的三角形到目标房间的三角形的一一对应关系；

3）最后按照三角形的重心坐标系逐个完成三角形到三角形的映射。

本发明的有益效果为：本发明针对卫生间的自动设计场景，综合考虑了墙面、顶面、地面的硬装设计，拥有了处理硬装素材的能力，可以处理的设计素材不仅有软装家具（马桶、淋浴房等），还有各种硬装素材（墙地铺贴、吊顶、腰线等），解决了市面上其他自动设计系统硬装自动设计能力缺失的问题，极大地提升了自动设计的效果；将样板间中的硬装素材应用到目标房间中，不是简单的复制和素材替换，而是理解了样板间中每个面上的硬装设计，以关注区的形式来描述一个面上的硬装设计，使得整个系统有了“设计”能力，更加智能，输出的效果更接近设计师真实的设计方案；将卫生间划分干湿区域，有了功能区的概念，保证了系统输出设计方案的合理性。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明的划分干湿区模块、生成关注区模块的输出结果示意图。

图3为本发明的硬装匹配模块的示意图。

图4为本发明的样板间中一个关注区内的硬装设计效果示意图。

图5为本发明的关注区匹配到目标房间中的结果示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

实施例：如附图1、3所示，这种包含硬装的卫生间自动设计系统，主要包括生成布局模块、划分干湿区模块、生成关注区模块和硬装匹配模块，生成布局模块负责在目标房间中生成软装家具的布局，即确定马桶、淋浴房等组件的位置；划分干湿区模块将样板间和目标房间进行干湿区子区域划分；为了理解样板间的硬装设计，同时保留硬装与软装的搭配关系，生成关注区模块根据各个家具的位置以及干湿区分区信息，理解样板间中墙、顶、地面上的硬装设计，在样板间和目标房间生成墙面、地面、顶面的硬装面关注区；硬装匹配模块理解样板间关注区中的硬装设计，按照关注区应用到目标房间对应的区域中，并且微调适配房间内布局好的家具。

本发明所述的这种包含硬装的卫生间自动设计方法，主要包括以下步骤：

1）生成布局：采用带剪枝的宽度优先搜索方法在目标房间中生成家具的布局，在布局每个家具的时候，根据家具的类目、尺寸等特征和场景上下文在当前房间中生成采样点，生成布局中的场景上下文为确定好位置的家具信息。对于每个采样点，将其作为当前家具的位置，结合之前的场景上下文，生成新的场景上下文集合，然后按照一定规则择优，删除集合中不必要的场景上下文，遍历完所有家具之后，从最后保留的场景上下文中选取最优的布局作为输出结果，生成布局的输入是样板间中的所有家具以及目标房间，输出是这些家具在目标房间中的布局信息，包括每件家具在空间中的大小、位置、朝向信息；

2）划分干湿区：将自动设计系统输入的卫生间样板间和目标房间都划分好干湿区，划分干湿区是基于房间内的家具布局进行的，对于样板间是基于样板间中的真实家具，对于目标房间是基于前一个生成家具布局的模块的输出结果进行，首先根据淋浴房的位置、大小及整个房间的形状、大小、门窗特征搜索出湿区，接着把房间内除了湿区之外的地方都划为干区，从俯视图来看，湿区和干区是两个没有交集的多边形，他们的并集是整个房间的多边形；

3）生成关注区：基于划分干湿区的结果进行，负责在样板间和目标房间的墙面、地面、顶面生成硬装关注区，将同一个平面上的硬装设计定义为一个面方案，一个面方案中允许有多个区域，每个区域都是一个多边形，每个区域中有不同的硬装素材，硬装设计和软装形成比较强烈的搭配关系，根据这种搭配关系，并基于生成布局和划分干湿区的结果，将一个面方案中硬装区域和素材进行聚类，聚类的结果就是这个面方案上的硬装关注区，一个房间是一个三维空间，至少有六个以上的平面，每个面对应一个硬装面方案，每个面方案上生成数个硬装关注区，生成关注区的输入是生成布局、划分干湿区的计算结果，输出是一系列硬装关注区的集合；

4）硬装匹配：负责理解样板间中的硬装设计，应用到目标房间相应的区域中，并调整硬装素材的位置和形状，以适配目标房间中的家具，一个房间有多个关注区，首先计算样板间关注区到目标房间关注区的映射关系，房间的顶面和地面有且仅有一个面，根据干湿分区确定映射关系，房间的墙面个数不确定，在俯视图中，将样板间和目标房间的墙面压缩成一条线段，根据软装布局和干湿分区信息计算同时利用多边形映射关系确定墙面硬装关注区的映射，接着获取样板间关注区中的硬装素材，应用到目标房间对应的关注区中，根据硬装素材特性，调整硬装素材的位置、角度、大小、个数以适应目标房间中的关注区，比如墙纸、涂料是可以任意缩放的，所以直接调整大小即可，但是瓷砖素材由于实体商品的限制不能调整大小，就需要调整个数来适应关注区。在目标房间的关注区填充了硬装素材之后，最后微调关注区的形状、位置来适配家具的软装布局，在目标房间中生成一套硬装设计。

其中，硬装匹配的多边形映射主要包括以下步骤：

1）将样板间和目标房间的两个多边形，分别切分成数个三角形，进行一定的删减和补全，样板间多则删一些三角形，样板间少则复制一些三角形，使得两个多边形切出的三角形数量一致；

2）按照每个三角形相对于多边形重心的向量，即距离、角度，进行排序，确定样板间的三角形到目标房间的三角形的一一对应关系；

3）最后按照三角形的重心坐标系逐个完成三角形到三角形的映射。

如附图2所示，图中所示是一个房间的俯视图，其中淋浴房所在是划分好的湿区，淋浴房之外的是划分好的干区，因为是俯视图，图中一条线段表示的就是一个墙面。在这个例子中可以看出，湿区中有两面墙上有关注区，干区中在洗手台的对面的墙面上有一个关注区。

如附图4和附图5所示是硬装匹配模块的效果示意图。附图4是样板间中一个关注区内的硬装设计，包含瓷砖，腰线，涂料等多种硬装素材。附图5是这个关注区匹配到目标房间中的结果，因为目标房间中关注区大小相对于样板间变大，各个素材的位置、大小、个数都发生了变化。比如腰线的长度延长至墙面长度；各种瓷砖大小并未改变，个数都增加到铺满了墙面；竖条的花纹铺贴区域，旁边也增加的灰色的涂料来填充，使其能够适配更大的区域而不显得突兀。

本发明的自动设计是凭借样板间的形式实现的，也可以叫做样板间自动设计。它是以一个现成的样板间设计方案和一个目标房间为自动设计系统的输入，由计算机将样板间中的软硬装素材应用到目标房间。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种包含硬装的卫生间自动设计方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

1）生成布局：采用带剪枝的宽度优先搜索方法在目标房间中生成家具的布局，在布局每个家具的时候，根据家具的类目、尺寸特征和场景上下文在当前房间中生成采样点，对于每个采样点，将其作为当前家具的位置，结合之前的场景上下文，生成新的场景上下文集合，然后按照一定规则择优，删除集合中不必要的场景上下文，遍历完所有家具之后，从最后保留的场景上下文中选取最优的布局作为输出结果，生成布局的输入是样板间中的所有家具以及目标房间，输出是这些家具在目标房间中的布局信息，包括每件家具在空间中的大小、位置、朝向信息；

2）划分干湿区：将自动设计系统输入的卫生间样板间和目标房间都划分好干湿区，划分干湿区基于房间内的家具布局进行，对于样板间是基于样板间中的真实家具，对于目标房间是基于前一个生成家具布局的模块的输出结果，首先根据淋浴房的位置、大小及整个房间的形状、大小、门窗特征搜索出湿区，接着把房间内除了湿区之外的地方都划为干区；

3）生成关注区：基于划分干湿区的结果进行，在样板间和目标房间的墙面、地面、顶面生成硬装关注区，将同一个平面上的硬装设计定义为一个面方案，一个面方案中允许有多个区域，每个区域都是一个多边形，每个区域中有不同的硬装素材，硬装设计和软装形成强烈的搭配关系，根据这种搭配关系，并基于生成布局和划分干湿区的结果，将一个面方案中硬装区域和素材进行聚类，聚类的结果就是这个面方案上的硬装关注区，一个房间是一个三维空间，至少有六个平面，每个面对应一个硬装面方案，每个面方案上生成数个硬装关注区；

4）硬装匹配：负责理解样板间中的硬装设计，应用到目标房间相应的区域中，并调整硬装素材的位置和形状，以适配目标房间中的家具，一个房间有多个关注区；首先计算样板间关注区到目标房间关注区的映射关系，根据软装布局和干湿分区信息计算同时利用多边形映射关系确定墙面关注区的映射，接着获取样板间关注区中的硬装素材，应用到目标房间对应的关注区中，根据硬装素材特性，调整硬装素材的位置、角度、大小、个数以适应目标房间中的关注区，在目标房间的关注区填充了硬装素材之后，最后微调关注区的形状、位置来适配家具的软装布局，在目标房间中生成一套硬装设计。

2.根据权利要求1所述的包含硬装的卫生间自动设计方法，其特征在于：所述生成布局中的场景上下文为确定好位置的家具信息。

3.根据权利要求1所述的包含硬装的卫生间自动设计方法，其特征在于：所述硬装匹配的多边形映射主要包括以下步骤：

3.1）将样板间和目标房间的两个多边形，分别切分成数个三角形，进行删减和补全，样板间多则删一些三角形，样板间少则复制一些三角形，使得两个多边形切出的三角形数量一致；

3.2）按照每个三角形相对于多边形重心的向量，即距离、角度进行排序，确定样板间的三角形到目标房间的三角形的一一对应关系；

3.3）最后按照三角形的重心坐标系逐个完成三角形到三角形的映射。

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