本發(fā)明涉及3D虛擬現(xiàn)實建模技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種射燈燈光方向控制模塊和最近墻體計算模塊以及射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)和調(diào)整方法。

背景技術(shù)：

隨著人們追求更加逼真的虛擬現(xiàn)實的體驗欲望的強(qiáng)烈，3D的虛擬現(xiàn)實技術(shù)也隨之普及。但現(xiàn)有的居室3D模型建模技術(shù)中，用戶對射燈3D模型進(jìn)行安裝或平移時，仍需要人為地對射燈燈光所射方向按最近墻面進(jìn)行調(diào)整操作，具體的調(diào)整過程如：先通過人眼對射燈3D模型與各個墻面的垂直距離進(jìn)行目測，然后再人工選擇一個認(rèn)為離射燈3D模型垂直距離最短的墻面，再將射燈的燈光方向與此距離最短的墻面按一定的照射角度調(diào)整，直到人為感知地達(dá)到射燈燈光向距離最短的墻面投射的效果。這種通過目測及手工調(diào)整射燈燈光方向的方式不僅精確度不高且時常需要反復(fù)嘗試，以致大大增加了用戶操作成本。對于這個問題，現(xiàn)有技術(shù)尚無很好的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中存居室3D模型建模中，用戶對射燈3D模型進(jìn)行安裝或平移時仍需要通過人眼目測以及人為地對射燈燈光所射方向按最近墻面進(jìn)行調(diào)整操作的方式精確度不高，而且用戶操作成本高的問題，本發(fā)明提供了一種射燈燈光方向控制模塊和最近墻體計算模塊以及射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)和調(diào)整方法。它達(dá)到了在居室3D模型中對射燈安裝或平移時可以自動尋找離射燈到垂直距離最短的墻面并對此墻面自動調(diào)整射燈燈光方向的目的，徹底擺脫人眼目測、人工調(diào)整的操作，讓機(jī)器代替人工操作，這樣不僅大大地提升了精確度而且降低了人工的操作成本。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種射燈燈光方向控制模塊，能夠設(shè)置并記錄燈光在地面投影后線段與墻體在地面投影后線段之間的夾角β以及燈光與燈光在地面投影后線段之間的夾角δ，并根據(jù)從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取射燈最新的位置坐標(biāo)以及從最近墻體計算模塊獲取的垂直距離最小墻體的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和垂直距離最小墻體的角度，計算射燈3D模型需要調(diào)整射燈燈光方向角度。

進(jìn)一步地，所述射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊能夠在射燈3D模型的位置有變化時，立即將此變化事件捕捉，并將變化后的射燈位置坐標(biāo)傳輸給最近墻體計算模塊和射燈燈光方向控制模塊。

一種最近墻體計算模塊，能夠根據(jù)從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取變化后的射燈位置坐標(biāo)以及從墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊獲取墻體多邊形各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，計算射燈3D模型到墻體多邊形垂直的距離，并將垂直距離最小的墻體線段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)以及垂直距離最小的墻體線段的角度傳輸給射燈燈光方向控制模塊。

一種射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)，包括墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊、射燈燈光方向控制模塊、射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊、最近墻體計算模塊；其中：所述墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊是指能夠獲取墻體3D模型所形成的多邊形的各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并按墻體多邊形逆時針方向或順時針方向記錄各墻體線段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及角度；各模塊的傳遞過程為：所述最近墻體計算模塊從墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊獲取墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和角度，同時，從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取射燈位置點(diǎn)坐標(biāo)，計算射燈3D模型到墻體多邊形垂直的距離后，將獲取的垂直距離最小墻體線段節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和角度傳輸給射燈燈光方向控制模塊，射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊將獲取射燈位置點(diǎn)坐標(biāo)傳輸給最近墻體計算模塊的同時，也傳輸給射燈燈光方向控制模塊，最后通過射燈燈光方向控制模塊計算射燈3D模型需要調(diào)整射燈燈光方向角度。

一種射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)的調(diào)整方法，步驟為：

步驟一、初始化信息模型：墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊將墻體的3D模型向地面所在的平面投影，投影后在地面所在的平面上便形成了一個閉合的多邊形，多邊形的邊即為墻體對應(yīng)的墻線段，并以地面所在的平面建立XY軸平面坐標(biāo)系，將多邊形按一定的旋轉(zhuǎn)方向作為線段走向的方向，此帶方向的線段與X軸正方向形成的角度即為墻體線段角度；墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊對墻體多邊形按旋轉(zhuǎn)方向的順序記錄各墻體線段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及墻線段的角度，假設(shè)此墻體多邊形為group_wall；

通過射燈燈光方向控制模塊設(shè)置并記錄燈光在地面投影后線段與墻體在地面投影后線段之間的夾角β和燈光與燈光在地面投影后線段之間的夾角δ；

步驟二、捕捉射燈3D模型的位置坐標(biāo)的變化：當(dāng)射燈3D模型的位置坐標(biāo)有變化時，則此變化事件立即被射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊捕捉，并將此變化后的坐標(biāo)P傳輸給最近墻體計算模塊；

步驟三、計算最近墻體：最近墻體計算模塊從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取變化后的射燈位置坐標(biāo)P以及從墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊獲取墻體多邊形group_wall各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并從墻體多邊形group_wall中循環(huán)獲取各個邊對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，假設(shè)此邊線段為AB，計算射燈3D模型的位置坐標(biāo)P到邊線段AB之間的距離，比較點(diǎn)到各邊線段的距離，獲取最小距離，并將最小距離對應(yīng)的墻體線段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和最小距離對應(yīng)的墻體線段角度傳輸給射燈燈光方向控制模塊；

步驟四、調(diào)整射燈燈光方向：射燈燈光方向控制模塊從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取射燈最新的位置坐標(biāo)，并從最近墻體計算模塊中獲取最小距離對應(yīng)的墻體線段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和最小距離對應(yīng)的墻體線段的角度，假設(shè)旋轉(zhuǎn)方向選定為逆時針方向，則此最小距離對應(yīng)的墻體線段按逆時針旋轉(zhuǎn)角度為α，并分別獲取燈光在地面投影后線段與墻體在地面投影后線段之間的夾角β以及燈光與燈光在地面投影后線段之間的夾角δ，假設(shè)射燈燈光在地面投影后的角度為γ，則射燈燈光在地面投影后的角度γ＝α+β，根據(jù)射燈坐標(biāo)點(diǎn)P與射燈燈光在水平平面內(nèi)的投影線段與X軸所形成的夾角γ以及射燈燈光與射燈燈光在地面投影后線段之間的夾角δδ即可唯一確定射燈的燈光方向，即可控制射燈燈光射向最小距離對應(yīng)的墻體。

進(jìn)一步地，所述夾角β是以射燈在地面投影后的點(diǎn)為起點(diǎn)并以旋轉(zhuǎn)方向為投影線段的走向方向所形成的角度，為水平平面內(nèi)所形成的夾角；所述夾角δ是射燈燈光與射燈燈光在地面投影后線段之間的夾角，為垂直平面內(nèi)所形成的夾角。

進(jìn)一步地，步驟二中所述變化事件包括但不限于“安裝”和“平移”。

進(jìn)一步地，步驟四中所述角度γ為以射燈坐標(biāo)點(diǎn)P在地面投影點(diǎn)為起點(diǎn)并以射燈燈光在地面投影后的射線形成帶方向的燈光投影射線，此燈光投影射線與X軸正方向形成的角度，是水平平面內(nèi)所形成的夾角。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種射燈燈光方向控制模塊，發(fā)明了根據(jù)最近墻體多邊形的投影坐標(biāo)和角度自動計算射燈燈光方向自動調(diào)整的方法，解決了需要人工對射燈光調(diào)整的問題；

(2)本發(fā)明的一種最近墻體計算模塊，發(fā)明了根據(jù)射燈的位置和墻體多邊形以形成的投影坐標(biāo)自動計算離射燈最近的墻面的方法，解決了需要人工對射燈最近距離的墻體進(jìn)行檢測而導(dǎo)致既不準(zhǔn)確又繁瑣的問題；

(3)本發(fā)明的一種射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)及調(diào)整方法，提供了一種自動搜索與射燈距離最短的墻面并對此墻面進(jìn)行自動調(diào)整射燈燈光方向的方法，徹底擺脫了人眼目測、人工調(diào)整的操作，讓機(jī)器代替人工操作，這樣不僅大大地提升了精確度而且降低了人工的操作成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的3D模型的視角示意圖；

圖2為本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)模塊圖；

圖3為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實施例1

本實施例的一種射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)，以居室3D模型中在吊頂上平移射燈為例，包括墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊、射燈燈光方向控制模塊、射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊、最近墻體計算模塊，其中：

墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊是指能夠獲取墻體3D模型所形成的多邊形的各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并按墻體多邊形逆時針方向或順時針方向記錄各墻體線段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及角度；

射燈燈光方向控制模塊，能夠設(shè)置并記錄燈光在地面投影后線段與墻體在地面投影后線段之間的夾角β以及燈光與燈光在地面投影后線段之間的夾角δ，并根據(jù)從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取射燈最新的位置坐標(biāo)以及從最近墻體計算模塊獲取的垂直距離最小墻體的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和垂直距離最小墻體的角度，計算射燈3D模型需要調(diào)整射燈燈光方向角度；

射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊：能夠在射燈3D模型的位置有變化時，立即將此變化事件捕捉，并將變化后的射燈位置坐標(biāo)傳輸給最近墻體計算模塊和射燈燈光方向控制模塊；

最近墻體計算模塊，能夠根據(jù)從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取變化后的射燈位置坐標(biāo)以及從墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊獲取墻體多邊形各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，計算射燈3D模型到墻體多邊形垂直的距離，并將垂直距離最小的墻體線段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)以及垂直距離最小的墻體線段的角度傳輸給射燈燈光方向控制模塊；

如圖2所示，各模塊的傳遞過程為：所述最近墻體計算模塊從墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊獲取墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和角度，同時，從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取射燈位置點(diǎn)坐標(biāo)，計算射燈3D模型到墻體多邊形垂直的距離后，將獲取的垂直距離最小墻體線段節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和角度傳輸給射燈燈光方向控制模塊，射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊將獲取射燈位置點(diǎn)坐標(biāo)傳輸給最近墻體計算模塊的同時，也傳輸給射燈燈光方向控制模塊，最后通過射燈燈光方向控制模塊計算射燈3D模型需要調(diào)整射燈燈光方向角度。

本實施例的一種射燈燈光自動調(diào)整模塊系統(tǒng)的調(diào)整方法，如圖1和3所示：

步驟一、初始化信息模型。墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊將墻體或墻面的3D模型向地面所在的平面投影，投影后在地面所在的平面上便形成了一個閉的多邊形，多邊形的邊即為墻體對應(yīng)的墻線段，并以地面所在的平面建立XY軸平面坐標(biāo)系，將多邊形按一定的旋轉(zhuǎn)方向作為線段走向方向(此旋轉(zhuǎn)方向可以是逆時針也可以是順時針，此方向的作用范圍是整體平面坐標(biāo)系統(tǒng)，即一旦旋轉(zhuǎn)方向選定后，則整體平面坐標(biāo)系中的其他多邊形也同時生效)，此帶方向的線段與X軸正方向形成的角度即為墻體線段角度。墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊對墻體多邊形按旋轉(zhuǎn)方向的順序記錄各墻體線段節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)以及墻線段的角度，假設(shè)此墻體多邊形為group_wall；

設(shè)置燈光在地面投影后線段與墻體在地面投影后線段之間的夾角β(此夾角β以射燈在地面投影后的點(diǎn)為起點(diǎn)并以旋轉(zhuǎn)方向為投影線段的走向方向所形成的角度，此為水平平面內(nèi)所形成的夾角)，并設(shè)置燈光與燈光在地面投影后線段之間的夾角δ(此為垂直平面內(nèi)所形成的夾角)，由射燈燈光方向控制模塊對夾角β和夾角δ進(jìn)行記錄；

步驟二、捕捉射燈3D模型的位置坐標(biāo)的變化。當(dāng)射燈3D模型的位置坐標(biāo)有變化時，則此變化事件立即被捕捉，此變化事件包括但不限于“安裝”、“平移”，假設(shè)此射燈位置變化后的坐標(biāo)為P，并將此坐標(biāo)P傳輸給最近墻體計算模塊；

步驟三、計算最近墻體。最近墻體計算模塊從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取變化后的射燈位置坐標(biāo)P以及從墻體多邊形節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)捕捉模塊獲取墻體多邊形group_wall各節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，并從墻體多邊形group_wall中循環(huán)獲取各個邊對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，并從墻體多邊形group_wall中循環(huán)獲取各個邊對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，假設(shè)按旋轉(zhuǎn)方向墻體多邊形包括4個點(diǎn)，分別為點(diǎn)A、點(diǎn)B、點(diǎn)C以及點(diǎn)D；分別計算坐標(biāo)P分別到線段AB、線段BC、線段CD以及線段DA的垂直距離，取最短垂直距離，假設(shè)此最短垂直距離對應(yīng)的墻體線段為線段AB，則將線段AB的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和線段AB的角度傳輸給射燈燈光方向控制模塊；

步驟四、調(diào)整射燈燈光方向。射燈燈光方向控制模塊從射燈位置坐標(biāo)捕捉模塊獲取射燈最新的位置坐標(biāo)，并從最近墻體計算模塊中獲取最小距離對應(yīng)的墻體線段的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和最小距離對應(yīng)的墻體線段的角度，假設(shè)旋轉(zhuǎn)方向選定為逆時針方向，則此最小距離對應(yīng)的墻體線段按逆時針旋轉(zhuǎn)角度為α(假設(shè)角度α的度為45度)，并分別獲取燈光在地面投影后線段與墻體在地面投影后線段之間的夾角β(假設(shè)角度β的度為90度)以及燈光與燈光在地面投影后線段之間的夾角δ(假設(shè)角度δ的度為30度)，假設(shè)射燈燈光在地面投影后的角度為γ，則射燈燈光在地面投影后的角度γ＝角度α+角度β，則角度γ為135度，則根據(jù)射燈坐標(biāo)點(diǎn)P與射燈燈光在水平平面內(nèi)所形成的夾角γ(角度γ為135度)以及射燈燈光在垂直平面內(nèi)所形成的夾角δ(角度δ為30度)即可唯一確定射燈的燈光方向，并控制射燈燈光射向最小距離對應(yīng)的墻體。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。