CN112668085A - 一种家装平面自动设计方法和装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家装平面自动设计方法和装置、计算机设备和存储介质，属于家装设计领域，家装平面自动设计方法包括以下步骤：获取平面家装背景图；根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；接收素材设计指令；根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果。同时结合3D设计和2D设计的优点，实现简单、高效以及精美的设计效果，带给用户极致的操作体验。

Description

一种家装平面自动设计方法和装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本发明属家装设计和计算机辅助设计的交叉领域，还涉及图形图像技术领域，具体涉及一种家装平面自动设计方法和装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

软装是一个家装设计领域中新兴的概念，把家装领域更加细分化了，所谓软装是指硬装修完毕之后，利用那些易更换、易变动位置的饰物如墙纸、布艺、地毯、家具、饰品、灯饰、植物等对室内的二度陈设与布置。换句话说，就是指除了室内装潢中固定的、不能移动的装饰物如地板、顶棚、墙面以及门窗等之外，其它可以移动的、易于更换的饰物，是对居室的二度陈设与布置。

随着人们生活水平的提高，对软装设计的个性化需求愈加明显，人们通常通过专业的软装设计师、家居卖场的门店导购，或自己简单搭配来确定自己喜欢的风格和色系，以及特定的软装单品，然后才去进行软装的购置和摆场。家装设计的现状有两种主流方式，一种是3D形式，如3D Max，酷家乐，三维家，躺平设计家等。这种方式利用家装素材的三维模型在可视化工具中的示意摆放来作为主要设计过程，设计过程中的效果无法直接作为交付结果，需要经过较长时间的渲染等待得到效果图。另一种是2D形式，如美间，PS，PPT等。这种形式利用家装素材的图片在一个平面画布中进行拼图搭配，设计过程中呈现的效果就是最终的交付效果，直观简单，但需要较强的空间想象能力并且花费较长时间对图片进行透视关系、大小等调整。

申请公布号为CN106295052A的发明专利申请公开了一种互助家装设计系统，申请公布号为CN107239997A的发明专利申请公开了一种自助家具家装设计系统，这两种家装设计系统均基于三维模型进行家装设计，效率低。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是提供了一种家装平面自动设计方法、装置、计算机设备和存储介质，同时结合3D设计和2D设计的优点，实现简单、高效以及精美的设计效果，带给用户极致的操作体验。

第一方面，本发明实施例提供了一种家装平面自动设计方法，包括以下步骤：

获取平面家装背景图；

根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；

接收素材设计指令；

根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果；所述家装素材的配置属性包括素材类型、素材默认设计位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种家装平面自动设计装置，包括：

获取模块，获取平面家装背景图；

生成模块，根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；

接收模块，接收素材设计指令；

设计模块，根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果；所述家装素材的配置属性包括素材类型、素材默认设计位置。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的家装平面自动设计方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时实现第一方面所述的家装平面自动设计方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的家装平面自动设计方法和装置、计算机设备和存储介质，通过根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图，为素材定义配置属性，根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中自动放置素材，得到家装平面自动设计结果，简化了家装设计的难度，降低了设计软件的使用门槛，利用3D信息辅助设计过程，使得设计人员的工作效率大幅度提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明一实施例提供的家装平面自动设计方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的成像房间区域信息示意图；

图3是本发明一实施例提供的显示控制点的户型投影平面图；

图4是本发明一实施例提供的3D素材包围盒的结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的吸附面高亮显示和地面素材的默认吸附位置示意图；

图6是本发明一实施例提供的吸附面高亮显示和墙面素材的默认吸附位置示意图；

图7是本发明一实施例提供的素材及其包围盒呈现近大远小的视觉效果图；

图8是本发明一实施例提供的家装平面自动设计装置的示意图；

图9是本发明另一实施例提供的家装平面自动设计装置的示意图；

图10是本发明一实施例提供的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

为了提升家装设计的效率和效果，本发明实施例提供了一种家装平面自动设计方法、装置、计算机设备和存储介质，具体可以应用到家装领域，实现自动生成2.5维度(2.5D)的户型投影平面图和在户型投影平面图自动默认放置素材。下面针对每部分进行详细说明。

实施例1

实施例1提供了一种家装平面自动设计方法。如图1所示，实施例提供家装平面自动设计方法包括以下步骤：

S101，获取平面家装背景图。

平面家装背景图是用户家装平面自动设计的基准图。平面家装背景图的选择有很多，可以是带软装的完整渲染图、不带软装的空场景渲染图、实拍照片或白板，白板即空白背景。也就是本发明实施例提供的家装平面自动设计方法可以在任意背景图上进行设计。

S102，根据平面家装背景图生成户型的三维信息和户型投影平面图。

本发明提供的家装平面自动设计方法是一种3D或者2.5D的设计方法，因此，户型的三维信息是设计过程非常重要的辅助信息，在进行设计之前需要先获得户型的三维结构信息，然后基于该三维信息进行家装布局设计。

当平面家装背景图为渲染图时，解析渲染图后根据渲染参数获得相机参数和光场信息，并构建相机矩阵；基于渲染图和相机矩阵计算获得渲染图的三维模型，即得到户型的三维结构信息；根据户型的三维结构信息构建户型投影平面图，其中，投影平面图包括地面投影平面(简称地面)、墙面投影平面(简称墙面)以及顶面投影平面(简称顶面)至少一种。

具体来说，通过渲染图追溯到渲染过程中的参数，获取的原始相机参数包括cameraPosition(相机位置)，lookat(相机看向的方向)，up(相机头顶朝向的方向)，fov(相机视场角)，clippingNear(近平面裁剪)，aspect(渲染图的长宽比)，另外一种表示形式的相机参数信息包括cameraPosition，以U、V、W表示的相机坐标系，clippingNear，aspect，这两种表示形式所描述的相机参数信息是等价的。

实施例中以第一种表示形式为例来说明相机矩阵的构建过程为：令zNear＝clippingNear，zFar＝画面中房间最远的墙角到相机的距离+补偿常数；通过cameraPosition、lookat以及up求解出相机旋转矩阵R，通过cameraPosition求出相机平移矩阵T，通过fov、aspect、zNear以及zFar求出相机的投影矩阵P；这样相机矩阵，也就是世界坐标系(3D坐标系)到平面坐标系(2D坐标系)的变换矩阵CameraTransform＝P*T*R，及平面坐标系到世界坐标系的变换矩阵CameraTransform^-1。

当平面家装背景图为实拍照片时，预设相机参数，即以相机位置作为世界坐标系原点，且世界坐标系和相机坐标系重合，对实拍照片做边缘检测，结合墙顶地互相垂直的假设，恢复户型三维结构信息，然后依据户型的三维结构信息构建户型投影平面图。

在一种实施方式中，根据户型的三维结构信息构建户型投影平面图包括：

基于户型的三维结构信息得到表示墙体连接处的所有角点(corner)信息和所有墙体(wall)信息；其中，角点信息用坐标表示，墙体信息采用连接墙体的两个角点坐标、墙体厚度以及墙体高度描述。

根据角点信息和墙体信息构建户型平面图后，根据相机参数对户型平面图做投影，得到户型投影平面图。具体过程为：首先，根据角点坐标和墙体信息连接对应角点生成墙体线条，得到户型平面图；然后，根据相机位置和相机看向的方向的近平面裁剪距离，获得相机看向的方向点位的平面坐标后，根据相机看向的点位的平面坐标判断并确定相机看向的点位位于平面户型图的房间区域；最后，筛选确定组成房间区域的有效角点，基于有效角点、墙体厚度、墙体高度以及相机参数生成墙面投影平面、地面投影平面以及顶面投影平面，形成房间区域的户型投影平面图。

在实施例中，在获得房间区域的有效角点后，依据有效角点连接形成户型骨架，依据墙体厚度，沿户型骨架向内和向外生成与户型骨架平行的线条作为墙内线和墙外线，确定墙内线的交点并以该交点作为目标角点，同时获得二维坐标(x,y)，依据相机高度和楼层高度确定目标角点的z坐标，得到目标角点的三维坐标(x,y,z)，依据目标角点的三维坐标确定空间连线，采用由相机参数确定的相机视椎对空间连线进行截断来生成新控制点，以处于相机视椎内的目标角点为原控制点，依据新控制点和原控制点生成墙面投影平面、地面投影平面以及顶面投影平面，形成房间区域的户型投影平面图。

实施例中，相机看向的方向点位是指相机看向的方向的裁剪平面，即成像视锥的近平面，和相机看向的方向的交点。由于房间区域是一个封闭区域，将房间区域内处于墙体之间的角点和户型其他房间的角点作为冗余点剔除，剩下的角点为组成房间区域的有效角点。如图2所示，旁边没有圆点的符号×表示的角点为相机所在房间的冗余点，剩下的旁边有圆点的符号×用于组成墙体，为有效角点。剔除冗余点之后，利用墙体的厚度信息，沿着垂直于墙体的方向分别增减1/2的墙体厚度，得到墙内线和墙外线，并以墙内线的交点为目标角点，即图2中的圆点部分，它们是描述相机所在房间墙内线构成的多边形的最小点集。

实施例中，最终用于形成的投影平面图的目标角点(图2中的圆点)实际上是所有墙内线的交点，但因为房间是不规则的，无法区分墙内线和墙外线，因此需要进行线条识别来确定墙内线的交点，具体过程包括：

对墙内线和墙外线进行延伸实现交点连接处的闭合生成交点，同时剔除交点处的出头线段，然后查找相机看向的方向点位的平面坐标所在的闭合区域方法获得墙内线即墙内线的交点作为目标角点。

实施例中，应用相机视锥可以实现室内区域的透视投影和正交投影，当实现透视投影时，采用的相机视锥为椎台对目标角点的空间连接截断，椎台与空间连接的交点为新控制点；当实现正交投影时，采用的相机视锥为立方体对目标角点的空间连接截断。

实施例中，依次对新控制点和原控制点进行连接，生成墙面投影平面，然后，将墙体的所有上控制点连接形成顶面投影平面，将墙体的所有下控制点连接形成底面投影平面，形成房间区域的户型投影平面图。

本发明中将投影平面称为吸附面，表示能够根据素材的配置属性吸附家装素材到相应面上。为了更好地描述吸附面，设定平面的角点为控制点，依据控制点来描述吸附面。实施例中吸附面用顺时针连接的控制点表示，以一个List来描述渲染图的户型结构的可见投影平面，每个可见投影平面以不少于3个控制点描述。特别地，当某一投影平面被画面(也就是视锥范围)截断时，控制点要相应地调整到画面内，并视情况增加。例如，如图3所示的左数第一面墙A被视锥截掉一个角，则描述左数第一面墙的控制点将由4个会变成5个，此外最后整个画面中4个角也被作为控制点加入对应的投影平面，保证整个画面被所有投影平面完全覆盖，如图3中的左上角、右上角、右下角，但投影平面可在画面中重合，如凹凸墙背后的平面如图3中B部分。

当平面家装背景图为白板时，需要预定义一系列的渲染图作为白板的三维结构信息的输入，依据户型的三维结构信息构建户型投影平面图；但工具展示层面为空白，即RGB＝(255，255，255)，或用户定义的其他值。其中一种典型的情况是，选取相机正视正前方，且视野中只有一面墙的局部的情况，这种情况下所有家装素材都以铺贴类型放置在同一平面上，兼容了纯2D设计的情况。

S103，接收素材设计指令。

素材设计指令是指将家装素材设计在户型投影平面的各种操作指令，包括素材放置、素材移动、素材缩放、素材旋转、素材替换、渲染以及生成提案等。本发明中，主要涉及素材放置指令。

S104，根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果。

家装素材的配置属性是事先设定好的，应用的时候直接使用配置属性，其中，配置属性包括素材类型和素材默认设计位置。按照设置方式定义了两种素材类型，分别为放置类型和铺贴类型。其中，放置类型是指能够直接摆放的素材，如沙发，床，桌子等，进一步细分，放置类型包括放置在地面、挂置在墙面以及吊置在顶面。铺贴类型是指能够铺贴设置的素材，如地毯、挂画、窗帘等，进一步细分，铺贴类型包括铺置在地面和贴置在墙面。

对于铺贴类型的素材，可以根据素材铺贴设置的具体吸附面，应用相同的透视变换，将铺贴类型的素材预览图贴在对应的吸附面。对于放置类型的素材，将放置在地面和挂置在顶面的素材直接素材正面朝向相机站立设置，将挂置在墙面的素材则背靠墙面吸附。

按照维度同样也定义了两种素材类型，分别为三维(3D)素材和二维(2D)素材，即本发明提供的家装平面自动设计方法同时支持在平面上3D素材和2D素材的混合设计，在画布中被操作的素材元素均为图片，背景是一个大贴图作为背景图层，每个素材元素都是一个小图片，由一个单独的图层承载。

为了方便在设计过程中对3D素材和2D素材的调整，为3D素材和2D素材设置描述标识。

设置3D素材的调整描述标识为包含坐标系的立体包围盒(Bounding Box)。Bounding Box是由x、y、z三个值描述的物体物理尺寸，单位可以为毫米。实施例定义3D素材的模型坐标系为笛卡尔坐标系，令水平向右为x轴正方向，水平向前为y轴正方向，垂直向上为z轴正方向，坐标系的原点位于素材的形心。那么对于每个3D素材来说，其初始状态形心坐标均为(0，0，0)，Bounding Box所描述的立方体的8个顶点的坐标分别为[点1(x/2,y/2,z/2),点2(-x/2,y/2,z/2),点3(-x/2,-y/2,z/2),点4(x/2,-y/2,z/2),点5(x/2,y/2,-z/2),点6(-x/2,y/2,-z/2),点7(-x/2,-y/2,-z/2),点8(x/2,-y/2,-z/2)]，如图4所示。3D模型所描述的素材完全被Bounding Box所包围。

对于2D素材，描述其物理尺寸的Bounding Box是缺失的，但是本发明中仍然沿用3D素材Bounding Box的坐标形式，根据2D素材类别的经验观察赋予其默认高度值，即Bounding Box中的z值，令y值为0，x值根据2D图片的长高比和Bounding Box的z值等比例计算得到。假设z的默认高度值为2000mm，对应素材的像素高度为400px，素材的真实像素宽度为600px，则依据等比例计算得到z值为3000mm。在得到x,y,z值之后，将笛卡尔坐标系的原点设置在2D素材的形心位置，则获得Bounding Box的4个顶点坐标分别为{点1(-x/2,0,z/2),点2(-x/2,0,-z/2),点3(x/2,0,-z/2),点4(x/2,0,z/2)}。

至此，2D素材和3D素材有了同样完备的描述标识，不同的是3D素材的BoundingBox是一个立方体，而2D素材的Bounding Box是一个平面(特殊的，厚度为0的立方体)。

素材默认设计位置包括素材的默认吸附位置和默认吸附面。实施例中，根据素材类型为不同类型素材定义对应的默认吸附面和默认吸附位置，以实现更加快捷的智能摆放。对于没有定义类型的图片，可以采用图像识别的算法寻找和图片的语义内容最匹配的素材类型，根据最匹配的素材类型定义图片的默认吸附面和默认吸附位置。

对于放置在地面和铺置在地面的地面素材，定义其默认吸附面为户型投影平面图中的地面；对于吊置在顶面的顶面素材，定义其默认吸附面为户型投影平面图中的顶面；对于挂置在墙面和贴置在墙面的墙面素材，定义其默认吸附面为户型投影平面图中的墙面。

为每类素材设置好默认吸附面后，为了增强显示素材与默认吸附面之间的对应关系，便于用户认知。素材被选择拖动过程中，素材对应的默认吸附面的控制点连接成闭环线，闭环线或/和闭环线形成的虚拟面以高亮显示，当素材放置到吸附面时，高亮显示消失。实施例中，可以依据用户指令，素材预览图被拖到户型投影平面图中，与素材对应的默认吸附面的控制点会连成闭环线，该闭环线所形成的虚拟面会显示出来，称之为吸附面高亮，如图5所示。素材在拖动过程中时，吸附面高亮会一直显示直到素材被放置，放置素材后的初始状态呈现为被选中的状态，同时吸附面高亮消失。

针对放置在地面的地面素材，本发明还定义了地面素材在默认吸附面-地面中的默认吸附位置的方法包括：(a1)当素材预览图的下边线与控制点形成的地面有交集时，放置后保证素材预览图的下边线和素材包围盒的与x方向平行的前下边线(也就是图4中5、6顶点的连线)重叠且两者的中心点重合，以此来确定默认吸附位置，如图5所示。

(b1)当素材预览图的上边线、下边线均只与控制点形成的墙面有交集时，将素材预览图的下边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到下边投射线，根据下边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线(也就是图4中5、6顶点的连线)重叠且两者的中心点重合，如图5所示；方式二，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内。

(c1)当素材预览图的上边线与控制点形成的顶面有交集时，将素材预览图的上边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到上边投射线，根据上边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且两者的中心点重合，如图5所示；方式二，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内。

针对铺贴在地面的地面素材，本发明还定义了地面素材在默认吸附面-地面中的默认吸附位置的方法包括：(a2)当素材预览图的下边线与控制点形成的地面有交集时，素材自动与地面形成一致的透视关系，放置后保证素材预览图的下边线和素材包围盒的底面(也就是图4中顶点5、6、7、8组成的平面)x方向的中心线重叠且两者的中心点重合，以此来确定默认吸附位置，如图5所示。

(b2)当素材预览图的上边线、下边线均只与控制点形成的墙面有交集时，将素材预览图的下边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到下边投射线，根据下边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且两者的中心点重合，如图5所示；方式二，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内。

(c2)当素材预览图的上边线与控制点形成的顶面有交集时，将素材预览图的上边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到上边投射线，根据上边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且两者的中心点重合，如图5所示；方式二，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的的底面x方向的中心线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内。

针对顶面素材，本发明同样定义了顶面素材在默认吸附面-顶面中的默认吸附位置的方法，顶面素材的默认吸附位置与地面素材的默认吸附位置类似，即将地面素材的默认吸附位置的定义方法中，地面更换为顶面，顶面换为底面，下边线更换为上边线，上边线更换为下边线，下边投射线更换为上边投射线，上边投射线更换为下边投射线，图4中5、6顶点的连线更换为图4中1、2顶点的连线，其他内容与地面素材的默认吸附位置的定义方法相同。具体为：

(a3)当素材预览图的上边线与顶面有交集时，放置后保证素材预览图的上边线和素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且两者的中心点重合；

(b3)当素材预览图的下边线、上边线均只与墙面有交集时，将素材预览图的上边线沿着世界坐标系的z轴投射到顶面得到上边投射线，根据上边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在顶面内；

(c3)当素材预览图的下边线与地面有交集时，将素材预览图的下边线沿着世界坐标系的z轴投射到顶面得到下边投射线，根据下边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在顶面内。

针对墙面素材，本发明还定义了墙面素材在默认吸附面-墙面中的默认吸附位置的方法包括：(a4)当素材预览图的上边线和下边线只与控制点形成的墙面有交集时，则素材放置在与素材预览图中心相交的墙面上，素材自动与墙面形成一致的透视关系，根据该透视关系判断并确定素材包围盒的贴合平面，所述贴合平面为包围盒的左侧面(也就是图4中顶点2、3、7、6组成的平面)、后平面(也就是图4中顶点3、4、8、7组成的平面)或右侧面(也就是图4中顶点1、4、8、5组成的平面)，放置后素材预览图的中心点和贴合平面的中心点重合，如图6所示。

(b4)当素材预览图的下边线和控制点形成的地面有交集时，则将素材预览图的下边线的中心沿着世界坐标系的z轴投射到墙面和地面的交界线上，得到投影点A，素材预览图放置在投影点A所在的墙面上，素材自动与墙面形成一致的透视关系，根据该透视关系判断并确定素材包围盒的贴合平面，素材放置后，素材包围盒的贴合平面的下边线的中心点和投影点A重合，如图6所示；

(c4)当素材预览图的上边线和控制点形成的顶面有交集时，则将素材预览图的上边线的中心沿着世界坐标系的z轴投射到墙面和顶面的交界线上，得到投影点B，素材预览图放置在投影点B点所在的墙面上，素材自动与墙面形成一致的透视关系，根据该透视关系判断并确定与墙面贴合的素材包围盒的贴合平面，素材放置后，素材包围盒的贴合平面的上边线的中心点和投影点B重合，如图6所示。

本发明中，通过鼠标拖动素材到户型投影平面图上来放置素材，或者点击按钮，素材预览图可以吸附在鼠标上，此时再点击户型投影平面图可以放置素材。另外，拖动或点击按钮初始瞬间，鼠标定位在素材预览图的中心处。设计时，依据素材设计指令被选中的素材会依据其配置属性自动生成在默认吸附面的默认吸附位置，素材预览图被放置在默认吸附位置后会自动调整成物理尺寸，其他时候均保持图标大小，以实现默认设计。

由于型投影平面图是一个投影平面，为了使得设计结果图实现符合真实世界观测结果的近大远小的呈现效果。需要调整放置素材呈现近大远小的透视效果。在传统的2D设计中，用户通常要靠自己的空间想象能力手动去缩放每个素材的大小，以达到近大远小的效果。这种手动调节方式效率低、准确性差、效果也差。

为了解决手动调节方式效率低、准确性差、效果也差的问题，本发明家装平面自动设计方法还包括：对3D素材自动调节尺寸以实现近大远小效果，包括：基于素材的包围盒和相机参数，在给定素材预览图在户型投影平面中位姿(位置和姿态)之后，通过计算得到素材包围盒的8个顶点在户型投影平面中的2D坐标，实现对3D素材的调整。

在其中一个实施方式中，对3D素材自动调节尺寸过程为：计算包围盒的形心所在的平行于户型投影平面图的平面，将素材预览图贴在包围盒的形心处，则素材预览图的显示高度h＝bbox.z+a*bbox.y，其中，系数a根据素材所在吸附面的法线在平行于户型投影平面图方向上的投影确定，bbox.z是包围盒投影到于户型投影平面图后，后平面高度的像素尺寸，bbox.y是将包围盒的上平面或下平面展开到与后平面平行时的像素尺寸，a*bbox.y表示包围盒的上平面或下平面在户型投影平面图中像素尺寸；素材预览图的显示宽度根据素材预览图的高宽比等比例计算得到，以此来保证素材预览图和包围盒的一致性，在确定素材预览图的显示高度和宽度之后，再根据相机参数即可以确定包围盒的8个顶点在户型投影平面中的2D坐标，进而实现对3D素材的调整。如图7中的吊灯，这样在画面中的不同位置，包围盒会根据物理尺寸实现近大远小的视觉效果，3D素材一起变大变小。

对于2D素材，bbox.y＝0，bbox.x由bbox.z和素材预览图的高宽比计算得到，所以包围盒和素材预览图在户型投影平面图中也是完全匹配的状态，如图7中的沙发。

为了实现快速自定义设计，实施例提供的家装平面自动设计方法还包括：设定有用于为素材提供快捷切换放置位置的操作栏，操作栏依据素材被选中而显示呈现，切换放置位置包括包含放在地上、吊在顶上、挂在墙上、贴在墙面和铺在地面；用户通过选中切换放置位置实现对素材的快捷操作，以实现自定义设计。

为了实现真实效果，使处于同一位置的多个素材会呈现遮挡关系。本发明的家装平面自动设计方法还包括：为放置到户型投影平面图的素材自动生成图层和调整图层，具体地，依据素材包围盒的深度信息生成图层深度，依据深度补偿值对图层深度进行调整，以调整图层位置。

本发明中将所有3D素材都拍扁到其中心深度的一个平面上，进而将所有3D素材退化为2D素材预览图，基于此，可以利用素材包围盒形心的深度信息加上一个深度补偿值进行图层的排序，即距离相机最远的在最下面图层，离相机越近，在越上面的图层，以实现近处素材遮挡远处素材。当移动或添加素材时，其深度实时变化，图层也随之调整，进而自动实现合理的遮挡关系。

对于添加进户型投影平面图的3D素材，其深度补偿值的方向相机看向的方向，大小为bbox.y/2，即素材包围盒后平面的深度，这样桌上的摆件，沙发上的抱枕，床上的抱枕毯子等都会位于上面图层，符合观测结果。

对于图层的调整，和纯平面设计一样，为图层定义置顶、置底、上移一层、下移一层等操作。由图层的自动生成过程可知，图层定义是依赖于素材深度计算的。对于软装素材图层深度的有效取值范围为(-∞，1]，其中房间内的视锥可见范围为[-1，1]，1表示近(near)平面，-1表示远(far)平面。但由于素材可超出房间边界移动到外面去，所以深度值可小于-1。

针对图层调整，设定调整的精度值，依据精度值和对需要调整素材的深度做补偿运算获得补偿后的深度值，依据补偿后的深度值调整素材位置。

实施例，可以定义调整的精度值eps为计算机可识别的最小精度值，如1e-6。那么选中素材上移一层时，将原先所有素材的深度值排序，找到在选中素材上面一层的素材的深度a，调整深度补偿值，令要调整素材的深度值为a+eps即可，下移一层同理。置顶的话是找到所有素材深度最大的一个值b，令要调整素材的深度值为b+eps即可，置底同理。

实施例提供的家装平面自动设计方法还包括：对家装平面设计结果进行渲染，以获得渲染图。

实施例提供的家装平面自动设计方法还包括：基于家装平面设计结果生成提案。

实施例提供的家装平面自动设计方法，对背景图不限制，可以为渲染图、白板或者实景拍摄照片，应用兼容性更强，方便用户家装设计，当使用实景拍摄照片作为背景进行设计，能够达到实景设计的效果。

实施例提供的家装平面自动设计方法，通过素材定义配置属性，根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中自动放置素材，得到家装平面自动设计结果，简化了家装设计的难度，降低了设计软件的使用门槛，利用3D信息辅助设计过程，使得设计人员的工作效率大幅度提高。

实施例提供的家装平面自动设计方法，利用3D信息辅助设计过程，使得设计人员的工作效率大幅度提高，同时完美兼容2D和3D素材，解决了2D素材信息确实和3D素材获取成本高的问题。

实施例提供的家装平面自动设计方法，对家装平面自动设计结果可对接渲染，获得更加真实的光影效果，同时还可以生成提案以提供给用户。

实施例2

实施例2提供了一种家装平面自动设计装置。如图8所示，实施例提供的家装平面自动设计装置800，包括：

获取模块801，获取平面家装背景图；

生成模块802，根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；

接收模块803，接收素材设计指令；

设计模块804，根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果；所述家装素材的配置属性包括素材类型、素材默认设计位置。

在其中一个实施方式中，如图9所示，家装平面自动设计装置800还包括：

渲染模块901，对家装平面设计结果进行渲染，以获得渲染图；

提案生成模块902，基于家装平面设计结果生成提案。

需要说明的是，实施例2提供的家装平面自动设计装置在进行家装平面自动设计时，应以上述各功能模块的划分进行举例说明，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块完成，即在终端或服务器的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，实施例2提供的家装平面自动设计装置与家装平面自动设计方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见家装平面自动设计方法实施例，这里不再赘述。

实施例3

实施例3提供了计算机设备，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种图像展示方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在其中一个实施方式中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在机存储器中并可在处理器上执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利实施例1所述的家装平面自动设计方法的步骤，即实现如下步骤：

获取平面家装背景图；

根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；

接收素材设计指令；

根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果。

在其中一个实施方式中，处理器执行计算机程序时还实现如下步骤：对家装平面设计结果进行渲染生成渲染图并输出。

由于设计过程无论是户型投影平面图还是素材全部由3D信息来辅助计算，所以非常容易转换为3D模型进行离线渲染，获得更真实的光影效果。

最基础的情况是，在获得户型投影平面图的三维户型模型和3D素材的三维模型后，组成场景三维模型，对三维场景模型进行渲染，得到家装设计结果的渲染图。

当素材为2D素材时，因为不具有三维模型，所以渲染时采用以下三种方式：方式一是可以容忍一定程度的不一致，采用图搜技术用图片搜索最相似的模型来渲染；方式二是根据2D素材的轮廓构建一个平板模型，2D素材作为纹理贴在表面来渲染；方式三种是渲染时先暂时移出所有2D素材，得到3D素材的渲染场景图后，计算其深度图，将2D素材根据深度信息放置其中被遮挡部分裁剪。

在其中一个实施方式中，处理器执行计算机程序时还实现如下步骤：基于家装平面设计结果生成设计提案并输出。

当用户完成每个空间的设计后，还需要生成一个完整的提案来构成整个设计方案。除了空间设计外，完整的提案还包括封面、封底、目录、风格解析、材质解析、色彩解析等部分，而这些内容属于纯2D设计的范畴，可以采用上文提到的纯白色背景来实现，即所有素材贴在同一面正视的墙上。也可以由用户自主上传图片作为提案的其中一页或多页，每个空间的设计都作为一页，由此构成一个完整的可分享可传播可汇报的提案。

实施例4

实施例4还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括至少一条指令的存储器，上述至少一条指令可由终端中的处理器执行以完成实施例1中家装平面自动设计方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种家装平面自动设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取平面家装背景图；

根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；

接收素材设计指令；

根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果；所述家装素材的配置属性包括素材类型、素材默认设计位置。

2.如权利要求1所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，所述根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图包括：

当平面家装背景图为渲染图时，解析渲染图后根据渲染参数获得相机参数和光场信息，并构建相机矩阵；基于渲染图和相机矩阵计算获得渲染图的三维模型，即得到户型的三维结构信息；根据户型的三维结构信息构建户型投影平面图；

当平面家装背景图为实拍照片时，预设相机参数，即以相机位置作为世界坐标系原点，且世界坐标系和相机坐标系重合，对实拍照片做边缘检测，结合墙顶地互相垂直的假设，恢复户型三维结构信息，然后依据户型的三维结构信息构建户型投影平面图；

当平面家装背景图为白板时，预定义一系列的渲染图作为白板的三维结构信息的输入，依据户型的三维结构信息构建户型投影平面图。

3.如权利要求2所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，所述根据户型的三维结构信息构建户型投影平面图包括：

基于户型的三维结构信息得到表示墙体连接处的所有角点信息和所有墙体信息；

根据角点信息和墙体信息构建户型平面图后，根据相机参数对户型平面图做投影，得到户型投影平面图。

4.如权利要求3所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，所述根据角点信息和墙体信息构建户型平面图后，根据相机参数对户型平面图做投影，得到户型投影平面图包括：

首先，根据角点坐标和墙体信息连接对应角点生成墙体线条，得到户型平面图；然后，根据相机位置和相机看向的方向的近平面裁剪距离，获得相机看向的方向点位的平面坐标后，根据相机看向的方向点位的平面坐标判断并确定相机看向的方向点位位于平面户型图的房间区域，并剔除房间区域内不相关的角点和墙体，剩下的角点和墙作为成像房间区域信息；最后，筛选确定组成房间区域的有效角点，基于有效角点、墙体厚度、墙体高度以及相机参数生成墙面投影平面、地面投影平面以及顶面投影平面，形成房间区域的户型投影平面图。

5.如权利要求1所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，在获得房间区域的有效角点后，依据有效角点连接形成户型骨架，依据墙体厚度，沿户型骨架向内和向外生成与户型骨架平行的线条作为墙内线和墙外线，确定墙内线的交点并以该交点作为目标角点，同时获得二维坐标(x,y)，依据相机高度和楼层高度确定目标角点的z坐标，得到目标角点的三维坐标(x,y,z)，依据目标角点的三维坐标确定空间连线，采用由相机参数确定的相机视椎对空间连线进行截断来生成新控制点，以处于相机视椎内的目标角点为原控制点，依据新控制点和原控制点生成墙面投影平面、地面投影平面以及顶面投影平面，形成房间区域的户型投影平面图。

6.如权利要求1所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，所述素材默认设计位置包括素材的默认吸附面和默认吸附位置；

根据素材类型为不同类型素材定义对应的默认吸附面和默认吸附位置，其中，对于放置在地面和铺置在地面的地面素材，定义其默认吸附面为户型投影平面图中的地面；对于吊置在顶面的顶面素材，定义其默认吸附面为户型投影平面图中的顶面；对于挂置在墙面和贴置在墙面的墙面素材，定义其默认吸附面为户型投影平面图中的墙面；

对于没有定义类型的图片，采用图像识别的算法寻找和图片的语义内容最匹配的素材类型，根据最匹配的素材类型定义图片的默认吸附面和默认吸附位置。

7.如权利要求6所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，设定平面的角点为控制点，依据控制点来描述吸附面，素材被选择拖动过程中，素材对应的默认吸附面的控制点连接成闭环线，闭环线或/和闭环线形成的虚拟面以高亮显示，当素材放置到吸附面时，高亮显示消失。

8.如权利要求6所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，针对放置在地面的地面素材，确定地面素材在地面中的默认吸附位置的方法包括：

(a1)当素材预览图的下边线与地面有交集时，放置后保证素材预览图的下边线和素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且两者的中心点重合；

(b1)当素材预览图的上边线、下边线均只与墙面有交集时，将素材预览图的下边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到下边投射线，根据下边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内；

(c1)当素材预览图的上边线与顶面有交集时，将素材预览图的上边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到上边投射线，根据上边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前下边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内；

针对铺贴在地面的地面素材，确定地面素材在地面中的默认吸附位置的方法包括：

(a2)当素材预览图的下边线与控制点形成的地面有交集时，素材自动与地面形成一致的透视关系，放置后保证素材预览图的下边线和素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且两者的中心点重合，以此来确定默认吸附位置；

(b2)当素材预览图的上边线、下边线均只与控制点形成的墙面有交集时，将素材预览图的下边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到下边投射线，根据下边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内；

(c2)当素材预览图的上边线与控制点形成的顶面有交集时，将素材预览图的上边线沿着世界坐标系的z轴投射到地面得到上边投射线，根据上边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的底面x方向的中心线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的的底面x方向的中心线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在地面内；

针对顶面素材，确定顶面素材在顶面中的默认吸附位置的方法包括：

(a2)当素材预览图的上边线与顶面有交集时，放置后保证素材预览图的上边线和素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且两者的中心点重合；

(b2)当素材预览图的下边线、上边线均只与墙面有交集时，将素材预览图的上边线沿着世界坐标系的z轴投射到顶面得到上边投射线，根据上边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的上边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在顶面内；

(c2)当素材预览图的下边线与地面有交集时，将素材预览图的下边线沿着世界坐标系的z轴投射到顶面得到下边投射线，根据下边投射线确定2种默认吸附位置：方式一，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且两者的中心点重合；方式二，放置后保证素材预览图的下边投射线与素材包围盒的与x方向平行的前上边线重叠且进行一定的偏移量计算，偏移量计算时要保证素材包围盒完全在顶面内；

针对墙面素材，确定顶面素材在墙面中的默认吸附位置的方法包括：

(a3)当素材预览图的上边线和下边线只与墙面有交集时，素材放置在与素材预览图中心相交的墙面上，素材自动与墙面形成一致的透视关系，根据透视关系判断并确定素材包围盒的贴合平面，放置后素材预览图的中心点和贴合平面的中心点重合，贴合平面为包围盒的左侧面、后平面或右侧面；

(b3)当素材预览图的下边线和地面有交集时，将素材预览图的下边线的中心沿着世界坐标系的z轴投射到墙面和地面的交界线上，得到投影点，素材预览图放置在投影点所在的墙面上，素材自动与墙面形成一致的透视关系，根据该透视关系判断并确定素材包围盒的贴合平面，素材放置后，素材包围盒的贴合平面的下边线的中心点和投影点重合；

(c3)当素材预览图的上边线和顶面有交集时，将素材预览图的上边线的中心沿着世界坐标系的z轴投射到墙面和顶面的交界线上，得到投影点，素材预览图放置在投影点点所在的墙面上，素材自动与墙面形成一致的透视关系，根据该透视关系判断并确定素材包围盒的贴合平面，素材放置后，素材包围盒的贴合平面的上边线的中心点和投影点重合。

9.如权利要求1项所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，对3D素材自动调节尺寸以实现近大远小效果，包括：基于素材的包围盒和相机参数，在给定素材预览图在户型投影平面中位姿之后，通过计算得到素材包围盒的8个顶点在户型投影平面中的2D坐标，实现对3D素材的调整。

10.如权利要求9项所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，对3D素材自动调节尺寸过程为：

计算包围盒的形心所在的平行于户型投影平面图的平面，将素材预览图贴在包围盒的形心处，则素材预览图的显示高度h＝bbox.z+a*bbox.y，其中，系数a根据素材所在吸附面的法线在平行于户型投影平面图方向上的投影确定，bbox.z是包围盒投影到于户型投影平面图后，后平面高度的像素尺寸，bbox.y是将包围盒的上平面或下平面展开到与后平面平行时的像素尺寸，a*bbox.y表示包围盒的上平面或下平面在户型投影平面图中像素尺寸；

素材预览图的显示宽度根据素材预览图的高宽比等比例计算得到；

在确定素材预览图的显示高度和宽度之后，再根据相机参数确定包围盒的8个顶点在户型投影平面中的2D坐标，进而实现对3D素材的调整。

11.如权利要求1项所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，还包括：设定有用于为素材提供快捷切换放置位置的操作栏，操作栏依据素材被选中而显示呈现，切换放置位置包括包含放在地上、吊在顶上、挂在墙上、贴在墙面和铺在地面；用户通过选中切换放置位置实现对素材的快捷操作，以实现自定义设计。

12.如权利要求1项所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，还包括：为放置到户型投影平面图的素材自动生成图层和调整图层，具体依据素材包围盒的深度信息生成图层深度，依据深度补偿值对图层深度进行调整，以调整图层位置。

13.如权利要求1～12任一项所述的家装平面自动设计方法，其特征在于，还包括：对家装平面设计结果进行渲染生成渲染图并输出；

基于家装平面设计结果生成设计提案并输出。

14.一种家装平面自动设计装置，其特征在于，包括：

获取模块，获取平面家装背景图；

生成模块，根据平面家装背景图生成户型的三维结构信息和户型投影平面图；

接收模块，接收素材设计指令；

设计模块，根据家装素材的配置属性和户型的三维结构信息，在户型投影平面图中依据素材设计指令自动放置素材，得到家装平面自动设计结果；所述家装素材的配置属性包括素材类型、素材默认设计位置。

15.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～13任一项所述的家装平面自动设计方法的步骤。

16.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时实现权利要求1～13任一项所述的家装平面自动设计方法的步骤。

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