1.一种基于VR技术的建筑设计方法,其特征在于,所述方法包括:S1:获取建筑设计平面草图以及立面草图,并对建筑设计平面草图以及立面草图进行预处理,得到预处理后的建筑设计平面草图以及立面草图;
获取建筑设计平面草图I以及立面草图G,其中建筑设计平面草图包括所设计建筑的平面形状,房间的位置、大小、相互关系,墙体的位置、厚度、柱的截面形状与尺寸大小以及门窗的位置,为所设计建筑的水平正投影,建筑设计立面草图包括所设计建筑中各结构的高度,为所设计建筑在铅直投影面的正投影;
S2:对预处理后的建筑设计平面草图进行建筑结构检测识别,采用特征匹配的方式将建筑结构检测识别后的建筑设计平面草图与建筑设计立面草图进行匹配;
对建筑设计平面草图以及立面草图进行预处理,其中建筑设计平面草图I的预处理流程为:S11:对建筑设计平面草图I中每个像素进行灰度化处理,其中像素I(x,y)的灰度化处理公式为:g(x,y)=max{IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y)};
其中:
g(x,y)表示像素I(x,y)的灰度值;
IR(x,y),IG(x,y),IB(x,y)分别表示像素I(x,y)在RGB颜色通道的颜色值;
I(x,y)表示建筑设计平面草图I中第x行第y列的像素,x∈[1,N],y∈[1,M],N表示建筑设计平面草图I的行像素数目,M表示建筑设计平面草图I的列像素数目;
S12:计算建筑设计平面草图I中每个像素的梯度和梯度方向,其中像素I(x,y)的梯度和梯度方向为:grad(x,y)=g(x+1,y)‑2g(x,y)+g(x,y+1);
其中:
grad(x,y)表示像素I(x,y)的梯度, 表示像素I(x,y)的梯度方向;
S13:计算建筑设计平面草图I中任意像素的邻域灰度值均值以及邻域灰度偏差值均值,其中像素I(x,y)的邻域灰度值均值μ(x,y)为以像素I(x,y)为中心的3×3像素区域的灰度值均值,像素I(x,y)的邻域灰度偏差值均值为:其中:
Ω(x,y)表示以像素I(x,y)为中心的3×3像素区域,r∈Ω(x,y),r表示像素区域Ω(x,y)中的任意像素,g(r)表示像素r的灰度值;
δ(x,y)表示像素I(x,y)的邻域灰度偏差值均值;
S14:计算建筑设计平面草图I中任意像素的梯度强度,其中像素I(x,y)的梯度强度为:其中:
φ(x,y)表示像素I(x,y)的梯度强度;
表示沿梯度方向 向上遍历得到的最近像素的梯度值, 表示沿梯度方向 向下遍历得到的最近像素的梯度值;
S15:在灰度化处理后的建筑设计平面草图中,将梯度强度高于预设阈值的像素标记为边缘像素,得到预处理后的建筑设计平面草图I';
对预处理后的建筑设计平面草图进行建筑结构检测识别,其中建筑结构检测识别流程为:S21:对于建筑设计平面草图I'中任意连续边缘像素所构成的像素线,采用最小二乘法进行边缘像素拟合,直到拟合误差低于预设的误差阈值,并将像素线拆分为若干个直线段,其中每个直线段的长度n需要满足下式:其中:
Sum表示建筑设计平面草图I'中边缘像素的数目;
Num表示建筑设计平面草图I'中连续边缘像素所构成的像素线的数目;
过滤不满足 的直线段;
S22:获取每个直线段的端点坐标;其中端点坐标即为端点在建筑设计平面草图中的像素坐标;
S23:遍历所保留的所有直线段,对于任意两条直线段,判断两条直线段是否平行,若平行则计算两条直线段之间的像素距离dis,若 则将两条直线段标记为建筑中的窗户结构,若 则将两条直线段标记为建筑中的墙体结构;
S24:遍历建筑设计平面草图I'中非直线段的像素,设置可调整半径R,以所遍历像素为圆心,R为半径画圆,通过调整可调整半径R,使得邻近像素所生成的大部分圆都交于一点,并将交于一点的大部分圆的圆心构成圆环,所构成圆环的圆心为建筑中门结构与墙体结构所连接的铰链位置,圆环半径为门结构的宽度;
S3:根据建筑结构检测识别后建筑设计平面草图与建筑设计立面草图的匹配结果,生成建筑设计VR模型;
S4:利用VR设备对建筑设计VR模型优化调整,并生成优化调整后建筑设计VR模型的平面图以及立面图,作为基于VR技术的建筑设计方案。
2.如权利要求1所述的一种基于VR技术的建筑设计方法,其特征在于,所述S2步骤中采用特征匹配的方式将建筑结构检测识别后的建筑设计平面草图与建筑设计立面草图进行匹配,包括:采用特征匹配的方式将建筑结构检测识别后的建筑设计平面草图与建筑设计立面草图进行匹配,其中特征匹配流程为:计算建筑结构检测识别后的建筑设计平面草图中直线段端点以及铰链位置在8个方向区间的梯度值编码结果,其中所划分8个方向区间包括[0°,45°),[45°,90°),[90°,135°),[135°,180°),[180°,225°),[225°,270°),[270°,315°),[315°,360°),依次用编号k1,* *k2,...,k8表示,其中端点像素I'(x ,y)的梯度值编码结果计算公式为:* * * * * * * *
code(x ,y)=[k1(x ,y),...,ki(x ,y),...,k8(x ,y)];
其中:
* * * *
code(x ,y)表示端点像素I'(x ,y)的梯度值编码结果;
* * * *
ki(x ,y)表示端点像素I'(x ,y)在方向区间ki的梯度值编码结果;
* * * * * *
Ω(x ,y)以像素I'(x ,y)为中心的3×3像素区域,s∈Ω(x ,y), s为像素区* *域Ω(x ,y)中梯度方向在方向区间ki范围内的像素, 表示像素s的梯度方向,grad(s)表示像素s的梯度;
计算预处理后建筑设计立面草图中任意边缘像素在8个方向区间的梯度值编码结果,并计算预处理后建筑设计立面草图中任意边缘像素梯度值编码结果与建筑设计平面草图中直线段端点以及铰链位置梯度值编码结果的余弦相似度;
选取建筑设计立面草图中与建筑设计平面草图中直线段端点以及铰链位置梯度值编码结果余弦相似度最高的像素,作为直线段端点以及铰链位置的对应像素,并获取对应像素在建筑设计立面草图中的高度,作为直线段端点以及铰链位置所对应建筑结构的高度。
3.如权利要求2所述的一种基于VR技术的建筑设计方法,其特征在于,所述S3步骤中根据匹配结果,生成建筑设计VR模型,包括:根据建筑结构检测识别后的建筑设计平面草图与预处理后建筑设计立面草图的匹配结果,得到建筑结构检测识别后的建筑设计平面草图中每个建筑结构在建筑设计立面草图中的高度,生成建筑设计VR模型,其中建筑设计VR模型的生成流程为:S31:根据建筑设计平面草图中直线段的建筑结构标记结果以及建筑结构高度,生成相同高度相同建筑结构类型的三维建筑结构模型;
S32:按照建筑设计平面草图中不同建筑结构的位置,在同一水平面对三维建筑结构模型进行摆放;
S33:将水平面以及水平面上所摆放的若干三维建筑结构模型作为建筑设计VR模型。
4.如权利要求1所述的一种基于VR技术的建筑设计方法,其特征在于,所述S4步骤中利用VR设备对建筑设计VR模型优化调整,并生成优化调整后建筑设计VR模型的平面图以及立面图,作为建筑设计方案,包括:建筑设计师利用VR设备对建筑设计VR模型优化调整,其中基于VR设备的建筑设计VR模型优化调整方式包括:S41:VR设备识别建筑设计师的放大/缩小手势,对建筑设计VR模型进行同比例放大/缩小处理;
S42:VR设备识别建筑设计师的手势旋转角度θ,对建筑设计VR模型进行角度θ的旋转处理,其中建筑设计VR模型中每个坐标点的旋转处理公式为:其中:
(X,Y,Z)表示建筑设计VR模型中未旋转的坐标点,(X',Y',Z')表示对(X,Y,Z)进行角度为θ的旋转处理后的坐标点;
S43:VR设备提供若干种颜色,建筑设计师可通过手势选取颜色对建筑设计VR模型中的任意三维建筑结构模型进行颜色渲染处理;
S44:VR设备提供不同建筑结构类型的三维建筑结构模型,建筑设计师可通过手势选取不同建筑结构类型的三维建筑结构模型,使用放大/缩小手势对所选取三维建筑结构模型进行尺寸放大/缩小处理,并将处理后的三维建筑结构模型放置于建筑设计VR模型中的任意位置;
S45:建筑设计师可通过手势对建筑设计VR模型中的任意三维建筑结构模型进行拖拽以及删除处理;
对优化调整后的建筑设计VR模型分别进行水平正投影以及在铅直投影面的正投影处理,生成优化调整后建筑设计VR模型的平面图以及立面图,作为基于VR技术的建筑设计方案。