CN117152391B - 一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于虚拟现实领域，公开了一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，包括三维建模模块、装修布局模块和虚拟现实展示模块；三维建模模块用于对待装修的房屋进行建模，获得待装修的房屋的三维模型；装修布局模块用于设计师对房屋的三维模型进行修改，在房屋的三维模型中添加装修元素，得到装修布局三维模型；虚拟现实展示模块用于通过虚拟现实的方式对装修布局三维模型进行展示。与现有技术相比，本发明通过虚拟现实的方式来对装修布局的三维模型进行展示，用户在虚拟现实空间中，能够非常方便地从各个角度对装修布局的结果进行查看，从而达到了更好的展示效果。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统。
背景技术
虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。
传统的装修布局展示方式，一般都是由设计人员在房屋的三维模型中进行设计，然后将装修布局结果通过3D设计图的方式向客户进行展示，这展示种方式，客户的沉浸感不够强，因为客户需要不断地在各个角度的3D设计图之间进行切换，并不能方便地控制对装修布局的结果进行查看的角度，从而导致展示的效果不够好。
发明内容
本发明的目的在于公开一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，解决如何提高房屋装修布局展示时的沉浸感，使得用户能够方便地控制对装修布局的结果进行查看的角度，从而提高展示的效果的问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，包括三维建模模块、装修布局模块和虚拟现实展示模块；
三维建模模块用于对待装修的房屋进行建模，获得待装修的房屋的三维模型；
装修布局模块用于设计师对房屋的三维模型进行修改，在房屋的三维模型中添加装修元素，得到装修布局三维模型；
虚拟现实展示模块用于通过虚拟现实的方式对装修布局三维模型进行展示。
可选的，三维建模模块包括点云获取单元、点云滤波单元和建模单元；
点云获取单元用于对待装修的房屋进行扫描，获取待装修的房屋的三维点云；
点云滤波单元用于对三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云；
建模单元用于基于滤波后的三维点云进行建模，得到待装修的房屋的三维模型。
可选的，点云获取单元包括激光雷达、RGB双目相机、结构光相机、TOF相机中的至少一种。
可选的，点云滤波单元包括预处理子单元和滤波子单元；
预处理子单元用于去除三维点云中的离群点，得到经过预处理的三维点云；
滤波子单元用于对经过预处理的三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云。
可选的，去除三维点云中的离群点，得到经过预处理的三维点云，包括：
获取包含投影方向的有序集合；
基于有序集合对三维点云中的离群点进行去除，得到经过预处理的三维点云。
可选的，获取包含投影方向的有序集合，包括：
投影方向包括正视图方向、左视图方向、俯视图方向；
正视图方向为x轴的坐标值减小的方向、左视图方向为y轴的坐标值增加的方向、俯视图方式为z轴的坐标值减小的方向；
分别获取三维点云中的点在x轴的坐标值、y轴的坐标值、z轴的坐标值的集合xcoord、ycoord、zcoord；
基于xcoord、ycoord、zcoord分别计算正视图方向、左视图方向、俯视图方向的排序值；
按照排序值从大到小的顺序对正视图方向、左视图方向、俯视图方向进行排序，得到包含投影方向的有序集合。
可选的，基于xcoord、ycoord、zcoord分别计算正视图方向、左视图方向、俯视图方向的排序值，包括：
正视图方向的排序值sortvaluex的计算公式为：
Nfnode表示三维点云中的点的总数，coordi表示xcoord中的元素i；
左视图方向的排序值sortvaluey的计算公式为：
coordj表示ycoord中的元素j；
俯视图方向的排序值sortvaluez的计算公式为：
coordk表示ycoord中的元素k。
可选的，基于有序集合对三维点云中的离群点进行去除，得到经过预处理的三维点云，包括：
S1，从有序集合中的第一个元素所对应的投影方向获取三维点云的投影图像；
S2，获取三维点云的投影图像中的离散点的集合sdispot1；
S3，将sdispot1中的元素在三维点云中对应的点删除，得到第一点云；
S4，从有序集合中的第二个元素所对应的投影方向获取第一点云的投影图像；
S5，获取第一点云的投影图像中的离散点的集合sdispot2；
S6，将sdispot2中的元素在第一点云中对应的点删除，得到第二点云；
S7，从有序集合中的第三个元素所对应的投影方向获取第二点云的投影图像；
S8，获取第二点云的投影图像中的离散点的集合sdispot3；
S9，将sdispot3中的元素在第二点云中对应的点删除，得到经过预处理的三维点云。
可选的，装修元素包括三维的门、窗、家具、电器中的至少一种。
可选的，虚拟现实展示模块包括头戴式虚拟现实设备、移动式虚拟现实设备和一体式虚拟现实设备中的任一种。
有益效果：
与现有技术相比，本发明通过虚拟现实的方式来对装修布局的三维模型进行展示，用户在虚拟现实空间中，能够非常方便地从各个角度对装修布局的结果进行查看，从而达到了更好的展示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统的一种示意图。
图2为本发明的投影方向的一种示意图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的一种实施例，本发明提供了一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，包括三维建模模块、装修布局模块和虚拟现实展示模块；
三维建模模块用于对待装修的房屋进行建模，获得待装修的房屋的三维模型；
装修布局模块用于设计师对房屋的三维模型进行修改，在房屋的三维模型中添加装修元素，得到装修布局三维模型；
虚拟现实展示模块用于通过虚拟现实的方式对装修布局三维模型进行展示。
上述实施方式中，通过虚拟现实的方式来对装修布局的三维模型进行展示，用户在虚拟现实空间中，能够非常方便地从各个角度对装修布局的结果进行查看，从而达到了更好的展示效果。
具体的，可以通过位置传感器来检测客户通过虚拟现实展示模块的对装修布局的三维模型进行查看时的角度，从而在虚拟现实的视野范围内展示该角度所对应的画面。
可选的，三维建模模块包括点云获取单元、点云滤波单元和建模单元；
点云获取单元用于对待装修的房屋进行扫描，获取待装修的房屋的三维点云；
点云滤波单元用于对三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云；
建模单元用于基于滤波后的三维点云进行建模，得到待装修的房屋的三维模型。
具体的，通过扫描的方式，能够获得待装修的房屋的空间数据，从而生成三维模型。这种建模方式所得到的房屋的三维模型由于是基于实景进行建模得到的，因此所得到的三维模型的尺寸更加准确，使得生成的装修布局三维模型的参考价值更高。
可选的，点云获取单元包括激光雷达、RGB双目相机、结构光相机、TOF相机中的至少一种。
具体的，点云获取单元主要是通过测量发出去的无线电信号或光线的时刻与接收到反射回来的无线电信号胡光线的时刻之间的时间长度，然后通过光速除以时间长度的两倍来得到距离，从而获得待装修的房屋中的点与点云获取单元之间的距离。
可选的，点云滤波单元包括预处理子单元和滤波子单元；
预处理子单元用于去除三维点云中的离群点，得到经过预处理的三维点云；
滤波子单元用于对经过预处理的三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云。
具体的，因为离群点距离三维点云中的有效点的部分比较远，因此，对离群点若采用与有效点相同的滤波方式进行滤波处理，并不能达到很好的滤波效果，因为离群点的周围缺少能够提供滤波参考的有效点。这里的有效点指的是除了三维点云中的离群点之外的点。本发明在进行滤波处理之前，先进行离群点的处理，能够使得滤波处理的结果更加准确。
可选的，对经过预处理的三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云，包括：
对经过预处理的三维点云中的每个点都进行如下计算，得到滤波后的三维点云：
对于滤波后的三维点云中的点s
使用如下方式对s进行滤波处理：
计算滤波系数sf：
nebs表示以点s为中心的，半径为D的球形区域内的其它点的集合，w1(x)表示平滑程度控制权重，/>w2(x)表示细节保留程度控制权重，H表示nebs中的点与点s之间的距离的标准差，/>w3(x)表示邻域参考权重，F表示nebs中的点的邻域中包含的点数量的标准差，
nfnebs表示nebs中的点的总数，neinumb表示以nebs中的点b为中心的，半径为D的球形区域内的其它点的总数，Qs和Qv分别表示点s和点v的法向量，neinumv表示以点v为中心的，半径为D的球形区域内的其它点的总数；v表示nebs中的点；
计算对s进行滤波后得到的点：
s′＝s-sf×h
s′表示对s进行滤波后得到的点，h表示单位向量。
具体的，本发明从平滑程度控制权重、细节保留程度控制权重以及邻域参考权重三个方向进行了综合的计算，从而使得滤波的结果更加准确。由于本发明并不局限于点s与邻域的点之间的距离上的关系，而是也考虑了邻域的点的半径为D的球形区域内，所包含的点的数量，从而使得当v的邻域内所包含的点的总数与s的邻域内所包含的点的总数的数量相差越小时，其在滤波过程中的权重越大，因此，有利于为与s结构越相似的点提供越大的权重，从而使得滤波的准确程度更高。
具体的准确率提升程度如表1所示：
表1考虑不同滤波权重的滤波准确率
| 考虑权重 | w1(x)+w2(x) | w1(x)+w2(x)+w3(x) |
| 滤波准确率 | 85％ | 90％ |
具体的实验过程如下：
选择一个点数量为1000的三维点云，随机改变三维点云中100个点的位置，例如使得点偏离原来的位置1cm以上，使得这100个点变成噪声点；
当计算滤波系数sf仅考虑w1(x(和w2(x)这两个权重时，85个点被进行正确的滤波，而当加入w3(x)这个权重时，准确率提升了5个百分点。
滤波准确率的计算过程如下：
获取滤波之后的点的第一坐标与未改变位置之前的第二坐标之间的距离，若该距离小于设定的距离阈值，例如1cm，则表示对该点的滤波结果准确，
将滤波结果准确的点的总数除以100便可以得到滤波准确率。
可选的，去除三维点云中的离群点，得到经过预处理的三维点云，包括：
获取包含投影方向的有序集合；
基于有序集合对三维点云中的离群点进行去除，得到经过预处理的三维点云。
具体的，现有技术中一般都是只从一个投影方向来获取投影图像以实现离群点的检测，这种检测方式显然是不完整的，例如，当只从正视图来对三维点云进行投影时，只能够除去正视图方向上观察到的离群点，而在俯视图方向和左视图方向中所存在的离群点并不能去除。也就是，现有技术中存在一定的缺陷。而本发明通过获取投影方向的有序集合，基于有序集合来进行离群点的去除，能够更加完整地除去各个方向上的离群点，从而使得通过同一种滤波方式对剩余的点进行滤波处理时，滤波的结果更加准确。
可选的，获取包含投影方向的有序集合，包括：
投影方向包括正视图方向、左视图方向、俯视图方向；
如图2所示，正视图方向为x轴的坐标值减小的方向、左视图方向为y轴的坐标值增加的方向、俯视图方式为z轴的坐标值减小的方向；
在图2中，dirA、dirB、dirC分别表示正视图方向、左视图方向、俯视图方向；dirA、dirB、dirC分别与x轴、y轴、z轴平行；
分别获取三维点云中的点在x轴的坐标值、y轴的坐标值、z轴的坐标值的集合xcoord、ycoord、zcoord；
基于xcoord、ycoord、zcoord分别计算正视图方向、左视图方向、俯视图方向的排序值；
按照排序值从大到小的顺序对正视图方向、左视图方向、俯视图方向进行排序，得到包含投影方向的有序集合。
具体的，本发明通过从三个不同的方向来进行投影，能够全面地检测到各个观察方向上的离群点，从而使得基于投影得到的投影图像来进行离群点的检测时，检测的结果更加全面。
xyz这三个轴的具体方向并不限于上述规定，可以根据实际需要进行设定。
可选的，基于xcoord、ycoord、zcoord分别计算正视图方向、左视图方向、俯视图方向的排序值，包括：
正视图方向的排序值sortvaluex的计算公式为：
Nfnode表示三维点云中的点的总数，coordi表示xcoord中的元素i；
左视图方向的排序值sortvaluey的计算公式为：
coordj表示ycoord中的元素j；
俯视图方向的排序值sortvaluez的计算公式为：
coordk表示ycoord中的元素k。
具体的，排序值表示的是从各个方向对三维点云进行观察时，对观察到的离群点的数量的表征结果。排序值越大，则表示观察到越多的离群点的概率越大。
排序值是基于单个方向轴的坐标值来进行计算得到的，坐标值之间的差异越大，则排序值越大，离群点的数量越多的概率也越大。而当坐标值之间的差异比较小时，则表示离群点的数量少的概率越大。
可选的，基于有序集合对三维点云中的离群点进行去除，得到经过预处理的三维点云，包括：
S1，从有序集合中的第一个元素所对应的投影方向获取三维点云的投影图像；
S2，获取三维点云的投影图像中的离散点的集合sdispot1；
S3，将sdispot1中的元素在三维点云中对应的点删除，得到第一点云；
S4，从有序集合中的第二个元素所对应的投影方向获取第一点云的投影图像；
S5，获取第一点云的投影图像中的离散点的集合sdispot2；
S6，将sdispot2中的元素在第一点云中对应的点删除，得到第二点云；
S7，从有序集合中的第三个元素所对应的投影方向获取第二点云的投影图像；
S8，获取第二点云的投影图像中的离散点的集合sdispot3；
S9，将sdispot3中的元素在第二点云中对应的点删除，得到经过预处理的三维点云。
具体的，本发明并不是随意地直接从三个视图的方向来对离散点进行检测并被删除，而是基于排序值从大到小的顺序来依次选择对应的投影方向，从而实现了更加高效率的离散点的去除。排序值越大，则该方向中，能够检测出离散点的数量越多，而由于在S3已经进行了离散点的删除，则能够有效地减少后面两次离散点检测过程中，需要进行离散点检测的点的数量，从而达到了提高去除离散点的效率的目的。
具体的离群点检测方法属于现有技术，本发明不再进行赘述。
可选的，装修元素包括三维的门、窗、家具、电器中的至少一种。
具体的，对房屋的三维模型进行修改，可以在该三维模型上增加墙壁的颜色、纹理；增加家具的三维模型；修改家具的摆放方向；增加电器的三维模型；修改电器的安装位置等。
可选的，虚拟现实展示模块包括头戴式虚拟现实设备、移动式虚拟现实设备和一体式虚拟现实设备中的任一种。
具体的，当使用头戴式虚拟现实设备进行展示时，需要将头戴式虚拟现实设备与电脑进行连接。当使用移动式虚拟现实设备时，则需要将移动式虚拟现实设备与移动智能终端(如平板、手机)等进行连接。而一体式虚拟现实设备(例如VR眼镜)由于集成了处理器，可以无需与其它设备进行连接，直接使用，只需要将装修布局三维模型通过无线通信的方式发送至一体式虚拟现实设备即可。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (4)
1.一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，其特征在于，包括三维建模模块、装修布局模块和虚拟现实展示模块；
三维建模模块用于对待装修的房屋进行建模，获得待装修的房屋的三维模型；
装修布局模块用于设计师对房屋的三维模型进行修改，在房屋的三维模型中添加装修元素，得到装修布局三维模型；
虚拟现实展示模块用于通过虚拟现实的方式对装修布局三维模型进行展示；
三维建模模块包括点云获取单元、点云滤波单元和建模单元；
点云获取单元用于对待装修的房屋进行扫描，获取待装修的房屋的三维点云；
点云滤波单元用于对三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云；
建模单元用于基于滤波后的三维点云进行建模，得到待装修的房屋的三维模型；
点云滤波单元包括预处理子单元和滤波子单元；
预处理子单元用于去除三维点云中的离群点，得到经过预处理的三维点云；
滤波子单元用于对经过预处理的三维点云进行滤波处理，得到滤波后的三维点云；
去除三维点云中的离群点，得到经过预处理的三维点云，包括：
获取包含投影方向的有序集合；
基于有序集合对三维点云中的离群点进行去除，得到经过预处理的三维点云；
获取包含投影方向的有序集合，包括：
投影方向包括正视图方向、左视图方向、俯视图方向；
正视图方向为x轴的坐标值减小的方向、左视图方向为y轴的坐标值增加的方向、俯视图方式为z轴的坐标值减小的方向；
分别获取三维点云中的点在x轴的坐标值、y轴的坐标值、z轴的坐标值的集合xcoord、ycoord、zcoord；
基于xcoord、ycoord、zcoord分别计算正视图方向、左视图方向、俯视图方向的排序值；
按照排序值从大到小的顺序对正视图方向、左视图方向、俯视图方向进行排序，得到包含投影方向的有序集合；
基于xcoord、ycoord、zcoord分别计算正视图方向、左视图方向、俯视图方向的排序值，包括：
正视图方向的排序值sortvaluex的计算公式为：
Nfnode表示三维点云中的点的总数，coordi表示xcoord中的元素i；
左视图方向的排序值sortvaluey的计算公式为：
coordj表示ycoord中的元素j；
俯视图方向的排序值sortvaluez的计算公式为：
coordk表示ycoord中的元素k；
基于有序集合对三维点云中的离群点进行去除，得到经过预处理的三维点云，包括：
S1，从有序集合中的第一个元素所对应的投影方向获取三维点云的投影图像；
S2，获取三维点云的投影图像中的离散点的集合sdispot1；
S3，将sdispot1中的元素在三维点云中对应的点删除，得到第一点云；
S4，从有序集合中的第二个元素所对应的投影方向获取第一点云的投影图像；
S5，获取第一点云的投影图像中的离散点的集合sdispot2；
S6，将sdispot2中的元素在第一点云中对应的点删除，得到第二点云；
S7，从有序集合中的第三个元素所对应的投影方向获取第二点云的投影图像；
S8，获取第二点云的投影图像中的离散点的集合sdispot3；
S9，将sdispot3中的元素在第二点云中对应的点删除，得到经过预处理的三维点云。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，其特征在于，点云获取单元包括激光雷达、RGB双目相机、结构光相机、TOF相机中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，其特征在于，装修元素包括三维的门、窗、家具、电器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实的装修布局智能管理系统，其特征在于，虚拟现实展示模块包括头戴式虚拟现实设备、移动式虚拟现实设备和一体式虚拟现实设备中的任一种。
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2023
- 2023-09-05 CN CN202311142816.3A patent/CN117152391B/zh active Active
Patent Citations (3)
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