本發(fā)明涉及家具設(shè)計生成，特別是一種基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著數(shù)字化設(shè)計工具的普及，家具行業(yè)逐步進(jìn)入了以計算機輔助設(shè)計（cad）為核心的新時代。傳統(tǒng)的家具設(shè)計方法依賴于手工繪圖和實際樣品的展示，這種方式效率低下，難以滿足現(xiàn)代用戶對于個性化和實時反饋的需求。近年來，三維家具模型的引入使門店能夠更直觀地呈現(xiàn)家具的結(jié)構(gòu)和外觀，顯著提升了設(shè)計的精準(zhǔn)度。然而，現(xiàn)有的渲染技術(shù)往往僅停留在靜態(tài)圖像的生成上，無法充分體現(xiàn)家具在不同光照條件和環(huán)境中的真實效果。此外，這些技術(shù)通常需要耗費大量的計算資源，渲染速度較慢，無法實現(xiàn)與用戶的實時互動。這些局限性導(dǎo)致用戶在設(shè)計確認(rèn)過程中難以全面理解設(shè)計方案的最終效果，從而影響用戶的決策和滿意度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有的基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法及系統(tǒng)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題在于現(xiàn)有技術(shù)在三維家具模型的渲染和用戶交互方面依然存在諸多不足。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法，其包括，收集用戶對家具設(shè)計的偏好數(shù)據(jù)生成二維手繪圖，通過圖像識別技術(shù)識別二維手繪圖并生成三維家具模型；對三維家具模型進(jìn)行渲染并根據(jù)用戶反饋進(jìn)行實時修改生成效果圖，根據(jù)用戶偏好數(shù)據(jù)生成家具的配色方案；通過ar虛擬現(xiàn)實技術(shù)將三維家具模型與用戶房間實景圖結(jié)合進(jìn)行效果展示，根據(jù)用戶的反饋數(shù)據(jù)自動更新三維家具模型得到最終的家具設(shè)計方案。

4、作為本發(fā)明所述基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述收集用戶對家具設(shè)計的偏好數(shù)據(jù)生成二維手繪圖指收集用戶對于家具尺寸，家具風(fēng)格和材料類型的偏好數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的偏好數(shù)據(jù)進(jìn)行家具設(shè)計生產(chǎn)二維手繪圖。

5、作為本發(fā)明所述基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過圖像識別技術(shù)識別二維手繪圖并生成三維家具模型指獲取生成的二維手繪圖，并對圖像進(jìn)行預(yù)處理，使用canny邊緣檢測算法計算圖像的水平和垂直梯度；

6、根據(jù)邊緣檢測結(jié)果提取圖像中的封閉輪廓，對提取的輪廓進(jìn)行形狀識別，根據(jù)圖像中的幾何元素的特征將輪廓進(jìn)行初步分類，識別幾何元素之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，基于幾何元素的空間位置、連接方式將幾何元素進(jìn)行細(xì)分；

7、確認(rèn)幾何元素之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過線段連接技術(shù)將二維元素連接成完整的幾何圖像；

8、將二維圖紙中的平面坐標(biāo)系映射至三維空間坐標(biāo)系：

9、將二維區(qū)域q離散化，形成一系列離散的二維點(xi,yi)，其中i表示點的索引；

10、對于每個二維點(xi,yi)，使用高度映射公式計算對應(yīng)的高度值zi：

11、，

12、式中，z0是基準(zhǔn)高度，是二維點(xi,yi)對應(yīng)的長度值，l是圖紙中的標(biāo)準(zhǔn)長度，h是對應(yīng)的高度值；

13、對于每個離散點，將二維點和計算出的高度組合，生成三維坐標(biāo)點(xi,yi,zi)：

14、，

15、將三維坐標(biāo)點云數(shù)據(jù)通過三角剖分生成表面網(wǎng)格，通過曲面生成算法將曲線和復(fù)雜表面生成光滑的曲面，填充點云之間的空隙得到三維家具模型m(x,y,z)。

16、作為本發(fā)明所述基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對三維家具模型進(jìn)行渲染并根據(jù)用戶反饋進(jìn)行實時修改生成效果圖指收集用戶上傳的家具安裝環(huán)境的背景圖像，包括家具將要安裝的房間不同角度的圖像，對圖像進(jìn)行預(yù)處理后對上傳的環(huán)境圖像進(jìn)行灰度化處理，將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，使用sobel算子計算每個像素的亮度梯度，生成亮度梯度圖；

17、根據(jù)計算出的亮度梯度計算每個像素點的梯度方向和梯度強度；

18、對所有像素點的梯度方向進(jìn)行聚類分析，對于每個聚類中心，計算出相對于物體位置的入射角度θ：

19、，

20、式中，θ為光源的入射角度，(x'0,y'0)是物體的坐標(biāo)，(x's,y's)是光源的坐標(biāo)；

21、統(tǒng)計每個聚類中心的像素區(qū)域內(nèi)像素點的平均梯度強度，計算光源強度r：

22、，

23、式中，g(xc,yc)是第c個像素點的梯度強度，m'表示像素點的總數(shù)量；

24、根據(jù)計算出的光源強度和方向構(gòu)建虛擬光照模型k(x,y,z)：

25、，

26、式中，rj為第j個光源的強度，θj為第j個光源的入射角度，u是環(huán)境中識別出的光源的總數(shù)量，dj是光源到物體的距離；

27、通過物體的已知位置(x0,y0,z0)和光源方向以及光源到物體的距離，計算出虛擬光照模型的三維坐標(biāo)(xd,yd,zd)；

28、將光照模型和三維家具模型的空間坐標(biāo)系進(jìn)行對齊，通過光線跟蹤技術(shù)，模擬光線在模型表面上的傳播路徑，對每一條光線進(jìn)行追蹤，計算在模型比表面的入射角度并結(jié)合光源強度和表面反射特性生成初步的光影效果：

29、，

30、式中，f(x,y,z)表示模型表面的光影效果，θ和φ是入射光線的角度，cos(θ)是光線入射角度的余弦，ro(θ,φ)是第o次采樣的反射結(jié)果，ω是積分區(qū)域，n'是采樣次數(shù)，d'θ和d'φ表示對角度θ和φ進(jìn)行微分和積分的操作；

31、檢測光線遮擋區(qū)域，計算光線在模型表面投射的陰影：

32、，

33、式中，s(x,y,z)表示陰影強度，d'(x,y,z)表示光線遮擋距離，d'max為最大遮擋距離；

34、計算三維家具模型表面的高光和反射效果：

35、，

36、式中，w(x,y,z)表示高光強度；

37、根據(jù)計算出的陰影強度和高光強度對初步的光影效果進(jìn)行優(yōu)化得到最終的整體光影效果o(x,y,z)：

38、，

39、根據(jù)用戶偏好數(shù)據(jù)選取材質(zhì)紋理圖和法線貼圖，根據(jù)三維家具模型的幾何形狀生成uv映射坐標(biāo)，將二維紋理圖映射到三維家具模型的表面，將法線貼圖和三維家具模型的uv映射坐標(biāo)對齊，根據(jù)三維家具模型的幾何細(xì)節(jié)對法線貼圖的強度進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)光照模型中光源位置和強度，對三維家具模型整體的光影效果進(jìn)行協(xié)調(diào)，在完成紋理映射和光影優(yōu)化后生成最終的三維家具模型渲染圖像，根據(jù)用戶需求，生成不同視角的渲染圖像并輸出供用戶查看，收集用戶對渲染圖像的反饋數(shù)據(jù)對三維家具模型進(jìn)行實時調(diào)整并更新渲染圖像。

40、作為本發(fā)明所述基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)用戶偏好數(shù)據(jù)生成家具的配色方案指收集用戶對于家具配色的偏好數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶選擇的配色偏好數(shù)據(jù)生成初步的配色方案并進(jìn)行實時提取，每一個配色選擇包含對應(yīng)的參數(shù)，包括顏色的rgb值、材質(zhì)的光澤度、反射率和紋理類型，將配色方案中的每個數(shù)據(jù)參數(shù)映射至三維家具模型的各個部分，在用戶界面實時更新三維家具模型的現(xiàn)實，將映射后的顏色和材質(zhì)效果即時呈現(xiàn)給用戶。

41、作為本發(fā)明所述基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過ar虛擬現(xiàn)實技術(shù)將三維家具模型與用戶房間實景圖結(jié)合進(jìn)行效果展示指收集用戶當(dāng)前安裝家具的房間實景圖像，識別圖像中的主要物體，將三維家具模型的展示背景替換為用戶上傳的房間實景圖像，用戶在ar展示中通過觸控屏幕調(diào)整三維家具模型在房間中的具體位置和角度，根據(jù)用戶在房間中不同位置的光影數(shù)據(jù)自動計算光影效果并實時調(diào)整三維家具模型上的光影效果，在用戶完成對三維家具模型的擺放、位置和角度后生成ar展示效果的快照，在用戶授權(quán)后將該設(shè)計方案進(jìn)行存儲展示。

42、作為本發(fā)明所述基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述根據(jù)用戶的反饋數(shù)據(jù)自動更新三維家具模型得到最終的家具設(shè)計方案指若用戶不滿意生成的三維家具模型，則根據(jù)用戶的反饋數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整三維家具模型，若用戶滿意生成的三維家具模型，則生成電子確認(rèn)單傳輸至工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行訂單生產(chǎn)。

43、本發(fā)明的另外一個目的是提供一種基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)系統(tǒng)，其包括，

44、圖像生成模塊，用于收集用戶偏好數(shù)據(jù)并生成二維手繪圖；

45、三維家具模型生成模塊，用于對二維手繪圖進(jìn)行識別提取，生成初步的三維家具模型；

46、模型渲染模塊，用于收集用戶房間背景圖像并生成光照模型，將光照模型與三維家具模型進(jìn)行結(jié)合對三維家具模型進(jìn)行實時渲染并生成對應(yīng)的渲染效果圖；

47、配色方案模塊，用于根據(jù)用戶的配色偏好數(shù)據(jù)將配色數(shù)據(jù)映射至三維家具模型中進(jìn)行效果展示；

48、結(jié)合展示模塊，用于將三維家具模型與房間實景圖進(jìn)行結(jié)合，根據(jù)三維家具擺放的不同位置進(jìn)行光影效果的調(diào)整展示；

49、確認(rèn)生產(chǎn)模塊，用于在用戶確認(rèn)方案內(nèi)容之后將對應(yīng)的設(shè)計方案內(nèi)容傳輸至工廠進(jìn)行訂單生產(chǎn)。

50、一種計算機設(shè)備，包括：存儲器和處理器；所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的步驟。

51、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)基于3d模型的設(shè)計方案確認(rèn)方法的步驟。

52、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明通過結(jié)合三維家具模型和虛擬光照模型，實現(xiàn)了在復(fù)雜環(huán)境中的高效實時渲染，能夠動態(tài)模擬用戶房間內(nèi)的光照條件和材質(zhì)反射效果，使得三維家具模型的渲染效果更加逼真，能夠顯著提高設(shè)計方案的確認(rèn)效率和視覺精度，滿足用戶的個性化需求，提高了對用戶需求的實時響應(yīng)速度。