CN113077530A - 一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备，包括：依托底面单元拉伸成立体窗格，分割立体窗格得到窗框和格心对象，将格心对象分割为若干方块单元，并对每个方块单元进行缩小、旋转和复制，并利用CityEngine规则建模方式对方块进行变形，构建曲面花瓣，和窗框共同构成传统曲面窗格模型。改进了相关技术中搭建传统曲面窗格的复杂落后方式，可灵活支持曲面厚度的改变，为构建传统曲面窗格等不规则曲面模型提供了新方法和新思路。

Description

一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备

技术领域

本公开涉及三维建模技术领域，尤其涉及一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备。

背景技术

三维GIS可提高三维建模的效率，支持三维参数交互规则建模操作，主要使用于城市规整的建模平台——CityEngine。CityEngine是一种计算机语义自动构建模型的方式，比较适用于规则的模型，但很难快速搭建存在不规则曲面窗格的传统窗户，因此具有传统文化寓意的木质窗户的搭建手法已经慢慢在消逝。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备，智能化还原搭建的逻辑序列。

基于上述目的，本公开提供了一种传统曲面窗格的构建方法，包括：

生成底面单元，并对所述底面单元进行拉伸，得到立体窗格；

分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象；

分割所述格心对象，得到若干方块单元；

对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块；

对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块；

对每个所述初始方块均进行变形处理，得到曲面花瓣对象，以使所述曲面花瓣对象与所述窗框共同构成所述传统曲面窗格。

基于同一发明构思，本公开还提供了一种传统曲面窗格的构建装置，包括：

拉伸模块，生成底面单元，并对所述底面单元进行拉伸，得到立体窗格；

分割模块，分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象；

方块单元模块，分割所述格心对象，得到若干方块单元；

原始方块模块，对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块；

初始方块模块，对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块；

变形模块，对每个所述初始方块均进行变形处理，得到曲面花瓣对象，以使所述曲面花瓣对象与所述窗框共同构成所述传统曲面窗格。

基于同一发明构思，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的方法。

从上面所述可以看出，本公开提供的一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备，将传统窗格的格心部分分割为若干方块单元，对每个方块单元进行缩小、复制和旋转，利用CityEngine规则建模方式，对方块进行变形，构建具有不规则曲面的传统曲面窗格，改进相关技术中依据手动传统搭建窗格的复杂落后方式，改进CityEngine难以搭建不规则模型、难以处理相对厚度交错的重复性等问题的缺陷；该构建方法操作简便，建模过程既借助规则语法保留了传统窗格搭建的方式，又优化曲面生成过程中在增设一定厚度的前提下，减少重复拼接面的操作，提供了构建曲面窗格的新方法和新思路。

附图说明

为了更清楚地说明本公开或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例构建传统曲面窗格方法的流程图；

图2为本公开实施例的示意传统窗格效果图；

图3为本公开实施例的具有设定厚度的底面长方形单元；

图4为本公开实施例的按照x轴分割模型图；

图5为本公开实施例的窗框和格心对象分割图；

图6为本公开实施例的格心对象纵横分割图；

图7为本公开实施例的格心对象的原始方块图；

图8a为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型a图；

图8b为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型b图；

图8c为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型c图；

图8d为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型d图；

图8e为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型e图；

图8f为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型f图；

图8g为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型g图；

图8h为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型h图；

图8i为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型i图；

图8j为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型j图；

图8k为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型k图；

图8l为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型l图；

图8m为本公开实施例的初始方块构建曲面过程模型m图；

图9为本公开实施例的构建传统曲面窗格的曲面花瓣模型图；

图10为本公开实施例构建的传统曲面窗格模型效果图；

图11为本公开实施例的构建传统曲面窗格的装置结构示意图；

图12为本公开实施例的构建传统曲面窗格的电子设备硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本公开实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

传统窗格的曲面构建主要依据手动三维方式自动一一绘制不同的曲面形态，然后通过样条复制重复拼接搭建成相应的窗格，形态需要量测正确尺寸来一一换算得出。一次成型无法替换。如果需要更新，要重新按照比例进行建模。CityEngine建立曲面窗格，虽然能够支持参数的随意调整和变更，但是如何利用比较规则的图形去搭建曲面，本身属于较为困难的方式，即便生成，也难处理相对厚度交错的重复性等问题，导致以往窗格的构建都是利用第三方模型库来构建，整体窗格无法更新与调整，数据存储量相对比较大，一旦窗格有稍微的变更，将无法利用。

因此，本发明实施例提出一种传统曲面窗格的构建方法，利用CityEngine规则建模方式来搭建不同曲面窗格图形，既轻量又便捷。建模过程中借助规则语法创建了搭建传统窗格新的方式，且灵活支持曲面厚度的改变，在增减厚度时可减少传统方式中重复拼接面的操作。为构建传统曲面窗格等不规则曲面模型提供了新方法和新思路。

本发明提供的一种传统曲面窗格的构建方法可用于建筑行业中传统曲面窗格的建模，可对传统曲面窗格的结构进行改进优化，还可基于生成参数制作传统曲面窗格，同时还能应用于3D打印传统曲面窗格等其他领域。

本公开提供一种传统曲面窗格的构建方法，参见图1，所述方法包括：

S101，生成底面单元，并对所述底面单元进行拉伸，得到立体窗格。

S102，分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象。

进一步可选的，以所述立体窗格长度方向为x轴，高度方向为y轴，宽度方向为z轴建立坐标系；

按照x轴方向切割所述立体窗格为左部、中部和右部；

按照y轴方向切割所述中部得到顶部和底部；

组合所述左部、所述右部、所述顶部和所述底部，得到所述窗框；

将所述中部除所述顶部和所述底部之外的部分作为所述格心对象。

S103，分割所述格心对象，得到若干方块单元。

进一步可选的，以所述建立坐标系的1个单位长度为切割步长、按照x轴和y轴方向纵横切割所述格心对象。

S104，对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块。

进一步可选的，保持每个所述方块单元的中心点位置不变，缩小每个所述方块单元，依据中心的z轴方向旋转预定的角度。

S105，对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块。

进一步可选的，将所述原始方块的位置保持不变；

将复制出的原始方块分别依据中心的z轴方向旋转不同角度作为所述原始方块对应的若干初始方块；

所述若干初始方块与所述原始方块的中心点完全重合。

S106，对每个所述初始方块均进行变形处理，得到曲面花瓣对象，以使所述曲面花瓣对象与所述窗框共同构成所述传统曲面窗格。

进一步可选的，所述变形处理，具体包括：

对所述初始方块的底面生成双坡顶模型，即以初始方块的底部面为底，以底部面的四条边为坡顶边界线，生成预设坡角的相对两侧坡面，两侧坡面的相交线为屋脊线；

拉伸所述初始方块的顶面，以得到左侧面和右侧面，并对所述初始方块的顶面生成双坡顶模型；

对所述左侧面和所述右侧面分别生成双坡顶模型，得到曲面模型；

以所述曲面模型的曲面为基础，裁剪预定厚度的扇环，得到所述曲面花瓣对象。

本实施例的具体构建方法参照图3-图10，核心解决图2图案模型的生成，假定曲面的弯曲角度θ为45°，厚度为0.05米，所述构建方法具体包括如下步骤：

如图3所示，绘制一个具有设定厚度的底面长方形单元，长度为17.5米；

对该底面长方形单元进行拉伸处理，拉伸高度为10.5米，得到立体窗格；

以立体窗格长度方向为x轴，高度方向为y轴，宽度方向为z轴建立坐标系；

如图4所示，按照x轴切割整个拉伸模型为左部L、右部R和中部M，L和R分别作为窗框的左右侧，长度分别为0.25米，中间M长度为17米；

如图5所示，按照y轴切割图4M部分为顶部T、底部B和格心部MM，T和B分别作为窗框的上下侧，高度分别为0.25米，格心部MM为对应的格心对象，高度为10米；

如图6所示，对格心对象MM按照x与y轴方向以1米为单元纵横切割，得到若干方块单元；

如图7所示，保持每个方块单元的中心点位置不变，将每个方块单元缩小0.05倍，依据中心的z轴方向旋转45°，得到若干原始方块；

对每一个原始方块，将原始方块复制4个，且4个复制出的方块的中心点与原始方块完全重合，其中，原始方块位置保持不变，其余4个复制出的方块分别依据中心的z轴方向旋转0°、90°、180°以及270°，得到4个用于构建曲面的初始方块；

以4个初始方块中旋转角度为0°的初始方块为例展示构建曲面的具体过程；

如图8a所示，原始方块保持不变，以初始方块的底部面为底，以底部面的四条边为坡顶边界线，以45°为坡角生成相对两侧坡面，两侧坡面的相交线为屋脊线，即对底部面按照45°生成双坡顶模型，形成模型a；

如图8b所示，对模型a顶部面进行拉伸，将顶部面拉伸至1/(2sin(45°)-0.05)米，形成模型b；

如图8c所示，提取模型b左侧面、右侧面和顶部面，形成模型c；

如图8d所示，对模型c顶部面按照45°生成双坡顶模型，形成模型d；

如图8e所示，对模型d顶部面生成的双坡顶的底部面按照45°再次生成双坡顶模型，其他周边面保存，形成模型e；

如图8f所示，对模型e的右侧面按照45°/2生成双坡顶模型并提取生成的双坡顶模型2个顶部面，形成模型f；

如图8g所示，对模型f中的2个双坡顶模型顶部面再次生成45°/4的双坡顶模型并提取生成的双坡顶模型4个顶部面，形成模型g；

如图8h所示，对模型g中的4个双坡顶模型顶部面再次生成45°/8的双坡顶模型并提取生成的双坡顶模型8个顶部面，形成模型h；

如图8i所示，对模型h中的8个双坡顶模型顶部面再次生成45°/16的双坡顶模型，形成模型i；

如图8j所示，提取模型i中双坡顶模型的8个底面，形成模型j；

如图8k所示，对模型j中的8个底面生成90-2*45°/16角度的双坡顶模型，形成模型k；

如图8l所示，以模型k中双坡顶模型交点为圆心，按照y轴裁剪厚度为0.05*sin45°米的扇环，形成模型l；

如图8m所示，对模型l的左侧面执行与上述右侧面相同的操作，形成模型m；

如图9所示，对其余三个所述旋转角度为90°、180°以及270°的初始方块执行与上述旋转角度为0°的初始方块相同的操作，形成曲面花瓣模型；

如图10所示，对所述格心内的所有原始方块执行相同操作，得到若干曲面花瓣模型，与窗框共同构成传统曲面窗格模型。

需要说明的是，本公开实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本公开实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

需要说明的是，上述对本公开的一些实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于上述实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种传统曲面窗格的构建装置。

参考图11，所述一种传统曲面窗格的构建装置，包括：

拉伸模块，生成底面单元，并对所述底面单元进行拉伸，得到立体窗格；

分割模块，分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象；

方块单元模块，分割所述格心对象，得到若干方块单元；

原始方块模块，对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块；

初始方块模块，对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块；

变形模块，对每个所述初始方块均进行变形处理，得到曲面花瓣对象，以使所述曲面花瓣对象与所述窗框共同构成所述传统曲面窗格。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本公开时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述任一实施例中相应的一种传统曲面窗格的构建方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

基于同一发明构思，与上述任意实施例方法相对应的，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上任意一实施例所述的传统曲面窗格的构建方法。

图12示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

上述实施例的电子设备用于实现前述任一实施例中相应的一种传统曲面窗格的构建方法方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

本发明所述一种传统曲面窗格的构建方法、装置及电子设备，提供了一种构建不规则曲面建筑模型的方法；利用迭代双坡顶模型规则建模方式，方便快捷地构建出包含曲面形态的传统窗格，且该方法可调整构建出类似的建筑结构，支持曲面厚度及弯曲角度的灵活多变，使建模更为便捷和友好，操作修改更为方便，提升效率，节约成本。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本公开实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传统曲面窗格的构建方法，包括：

生成底面单元，并对所述底面单元进行拉伸，得到立体窗格；

分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象；

分割所述格心对象，得到若干方块单元；

对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块；

对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块；

对每个所述初始方块均进行变形处理，得到曲面花瓣对象，以使所述曲面花瓣对象与所述窗框共同构成所述传统曲面窗格。

2.根据权利要求1所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象，具体包括：

以所述立体窗格长度方向为x轴，高度方向为y轴，宽度方向为z轴建立坐标系；

按照x轴方向切割所述立体窗格为左部、中部和右部；

按照y轴方向切割所述中部得到顶部和底部；

组合所述左部、所述右部、所述顶部和所述底部，得到所述窗框；

将所述中部除所述顶部和所述底部之外的部分作为所述格心对象。

3.根据权利要求2所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述分割所述格心对象，具体包括：以所述建立坐标系的1个单位长度为切割步长、按照x轴和y轴方向纵横切割所述格心对象。

4.根据权利要求1或2所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块，具体包括：

保持每个所述方块单元的中心点位置不变，缩小每个所述方块单元，依据中心的z轴方向旋转预定的角度。

5.根据权利要求1或2所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块，具体包括：

将所述原始方块的位置保持不变；

将复制出的原始方块分别依据中心的z轴方向旋转不同角度作为所述原始方块对应的若干初始方块；

所述若干初始方块与所述原始方块的中心点完全重合。

6.根据权利要求1所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述变形处理，具体包括：

对所述初始方块的底面生成双坡顶模型；

拉伸所述初始方块的顶面，以得到左侧面和右侧面，并对所述初始方块的顶面生成双坡顶模型；

对所述左侧面和所述右侧面分别生成双坡顶模型，得到曲面模型；

以所述曲面模型的曲面为基础，裁剪预定厚度的扇环，得到所述曲面花瓣对象。

7.根据权利要求6所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述对所述左侧面和所述右侧面分别生成双坡顶模型，得到曲面模型，具体包括：

对所述左侧面和所述右侧面分别迭代生成双坡顶模型，并在迭代预定次数后得到所述曲面模型；其中，对于迭代中的每一次，均对前一次迭代生成的每个平面生成双坡顶模型，且生成双坡顶模型的角度为前一次迭代中的角度的一半。

8.根据权利要求2或7所述的一种传统曲面窗格的构建方法，其中，所述以所述曲面模型的曲面为基础，裁剪预定厚度的扇环，具体包括：

对组成所述曲面模型的所有面按照(90°-2*θ/2ⁿ)生成双坡顶模型，其中，θ是所述对所述初始方块的底面生成双坡顶模型的夹角角度，n是所述迭代的次数；

以每个所述曲面的双坡顶模型交点为圆心，按照y轴方向裁剪设定厚度的扇环以保证曲面之间无重叠。

9.一种传统曲面窗格的构建装置，包括：

拉伸模块，生成底面单元，并对所述底面单元进行拉伸，得到立体窗格；

分割模块，分割所述立体窗格，得到窗框和格心对象；

方块单元模块，分割所述格心对象，得到若干方块单元；

原始方块模块，对每个所述方块单元均进行缩小和旋转，以得到若干原始方块；

初始方块模块，对于每个所述原始方块，将该原始方块复制若干，并将复制出的原始方块分别旋转不同角度，以得到该原始方块对应的若干初始方块；

变形模块，对每个所述初始方块均进行变形处理，得到曲面花瓣对象，以使所述曲面花瓣对象与所述窗框共同构成所述传统曲面窗格。

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的方法。

Images