本發(fā)明涉及室內裝修，具體為一種基于bim的室內裝修模擬展示方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在當今建筑與設計領域，隨著信息技術的不斷發(fā)展，bim技術已經(jīng)成為一個重要的工具。這種技術以數(shù)字化建筑模型為基礎，整合了建筑設計、施工管理和運營維護等多個環(huán)節(jié)的信息，實現(xiàn)了建筑生命周期管理的全面智能化?；赽im的應用已經(jīng)從最初的建筑設計與施工管理延伸到了更廣泛的領域，如室內裝修。

2、現(xiàn)階段傳統(tǒng)的室內裝修設計過程存在著一些不足之處。首先，傳統(tǒng)的手工建模和布局方法效率相對于不高，不易于滿足快節(jié)奏的裝修需求，其次，對于光照模擬和紋理材質的映射分析往往依賴于專業(yè)軟件，使用起來復雜且耗時，且缺乏與實際場景的實時交互，最后，在設計過程中缺乏對家具空間布局的智能優(yōu)化，往往需要設計師進行多次調整和修改，增加了時間和人力成本。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于bim的室內裝修模擬展示方法及系統(tǒng)，解決了背景技術中提到的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：包括建模模塊、布局算法模塊、結構光照模擬算法模塊、紋理映射分析模塊和輸出展示模塊；

3、所述建模模塊用于創(chuàng)建室內建筑信息bim模型，在將bim模型導入到模擬系統(tǒng)中，并在模擬系統(tǒng)中，構建用戶界面，對裝修元素進行添加和編輯；

4、所述布局算法模塊基于bim的布局算法確定家具的擺放位置，確定家具之間的排列方式，并通過布局算法計算獲取布局系數(shù)bjxs；

5、所述結構光照模擬算法模塊用于集成結構光照模擬算法，對室內不同區(qū)域的家具光照情況進行采集后計算，獲取光照模擬系數(shù)gzmn，并預設光照閾值g與光照模擬系數(shù)gzmn，進行對比評估生成分析結果；

6、所述紋理映射分析模塊用于根據(jù)光照模擬生成的分析結果，進行進一步分析裝修家具材質的紋理映射情況，通過紋理映射算法計算獲取紋理映射系數(shù)ysxs（q，w），并預設材質反射閾值y評估材質反射與光照模擬與實際材質的效果，再與布局系數(shù)bjxs進行結合分析，分析室內裝修家具的布局情況；

7、所述輸出展示模塊用于提供實時預覽功能，讓用戶直觀地查看裝修效果，并進行交互調整。

8、優(yōu)選的，所述建模模塊包括bim模型構建單元和裝修元素添加單元；

9、所述bim模型構建單元采用建筑信息建模軟件revit和archicad，對需要裝修的室內建筑信息進行一比一，同比例尺進行構建室內建筑信息bim模型，再將創(chuàng)建好的bim模型，導入到的模擬系統(tǒng)中，并提供一些參數(shù)選項用于調整導入的設置，包括需要選擇要導入的模型元素、設置單位、比例、調整材質屬性和紋理，導入完成后，用戶對導入的室內建信息bim模型進行驗證，所述驗證的信息包括導入的室內的幾何形狀、墻壁、地板和天花板。

10、優(yōu)選的，所述裝修元素添加單元用于通過圖形用戶界面gui開發(fā)工具和框架，再結合編程語言python、c++和javascript開發(fā)用戶界面和邏輯功能，同時在用戶界面中提供一個元素庫，元素庫中包含裝修元素，提供編輯工具和屬性設置面板，允許用戶對已添加的裝修元素進行調整和編輯，用戶選擇某個元素并調整其位置、旋轉角度和大小參數(shù)，同時修改其顏色和材質屬性，編輯工具包括移動、旋轉和縮放的操作工具，以便用戶能夠對元素進行靈活的調整。

11、優(yōu)選的，布局算法模塊用于將bim模型導入模擬系統(tǒng)中后，使用基于bim的布局算法計算家具之間的距離和碰撞檢測方式確定擺放位置，并通過布局算法進行計算獲取布局系數(shù)bjxs；

12、所述布局系數(shù)bjxs通過以下公式獲??；

13、；

14、式中，zd（v）和zc（u）分別表示從起始頂點到頂點v和u的當前已知最短路徑長度，ω（u，v）表示從頂點v到u的邊的權重，min表示最小值，zd（v）和zc（u）初始值是在算法開始執(zhí)行之前手動設置。

15、優(yōu)選的，所述結構光照模擬算法模塊包括光照模擬算法單元和光照評估單元；

16、所述光照模擬算法單元用于模擬光線在室內裝修的家具，表面上反射、折射和散射過程，通過基于物理渲染方程構建光照模擬算法，對室內不同區(qū)域的光照情況進行分析獲取光照模擬算法數(shù)據(jù)集；

17、所述光照模擬算法數(shù)據(jù)集包括光線射出角度s1和光線入射角度s2，這些方向通常是在光線傳播過程中根據(jù)場景的幾何形狀和光線傳播方向來計算或者設定的；

18、n表示表面法向量，表面法向量表示表面在某一點的法向量方向，通常是根據(jù)表面的幾何形狀和坐標系來計算得到的；

19、ω表示半球面積，半球面積的計算通常是基于球面幾何的公式計算而來，計算公式為2π*r2，其中r表示球的半徑；

20、fc（p，s1）表示發(fā)出射光亮度，這個參數(shù)通常是通過光線追蹤或者渲染算法計算得到的，根據(jù)表面反射、折射和吸收等物理過程，以及光源的強度和顏色等因素來確定；

21、zf（p，s1）表示自發(fā)光亮度，這個參數(shù)通常是根據(jù)材質的屬性或者場景中的光源設置來獲取的；

22、fs（p，s2，s1）表示反射率函數(shù)，這個參數(shù)可以通過材質的屬性來獲取，比如鏡面反射率、漫反射率和折射率等；

23、rs（p，s2）表示入射光亮度，這個參數(shù)可以根據(jù)光源的設置和光線傳播過程來計算得到；

24、依據(jù)所獲取的光照模擬算法數(shù)據(jù)集，進行無量綱處理后，依據(jù)光照模擬算法進行計算分析，獲取光照模擬系數(shù)gzmn，所述光照模擬系數(shù)gzmn通過以下公式獲?。?/p>

25、；

26、式中，d表示積分變量。

27、優(yōu)選的，所述光照評估單元用于預設光照閾值g與光照模擬系數(shù)gzmn，進行對比評估并根據(jù)評估結果生成進一步的分析機制，具體評估方案如下；

28、當光照模擬系數(shù)gzmn＞光照閾值g時，表示當前家具空間布局在給定方向上強光線出射，光照分布不均勻，此時則進一步評估，進一步地分析紋理映射材質；

29、當光照模擬系數(shù)gzmn=光照閾值g時，表示當前家具空間布局在給定方向上光照射出正常，此時無需進行進一步評估；

30、當光照模擬系數(shù)gzmn＜光照閾值g時，表示當前家具空間布局在給定方向上弱光線出射，光照分布不均勻，此時則進一步評估，進一步地分析紋理映射材質。

31、優(yōu)選的，所述紋理映射分析模塊包括紋理映射算法單元和紋理映射分析評估單元；

32、所述紋理映射算法單元用于通過光照模擬系數(shù)gzmn與光照閾值g對比分析，所觸發(fā)對家具進行進步分析，通過線性插值公式，根據(jù)給定的紋理坐標點，計算出目標點處的紋理坐標，分析光照在家具表面上的紋理映射情況，再通過紋理映射算法，獲取紋理映射系數(shù)ysxs（q，w）；

33、所述紋理映射系數(shù)ysxs（q，w）通過以下公式獲??；

34、；

35、式中，q和w是紋理坐標的目標值，表示在某一點處的紋理坐標，而q1，w1和q2，w2是兩個已知的紋理坐標點，分別對應于某一紋理圖像上的兩個位置，α?表示插值參數(shù)通常是介于0和1之間的值，表示了兩個已知紋理坐標點之間的插值程度。

36、優(yōu)選的，所述紋理映射分析評估單元用于預設材質反射閾值y，與所獲取的紋理映射系數(shù)ysxs（q，w）進行對比評估，分析當前布局的家具的光線映射情況；

37、當紋理映射系數(shù)ysxs（q，w）＞材質反射閾值y時，表示家具表面的顏色會影響光線的反射、折射和漫反射過程；

38、當紋理映射系數(shù)ysxs（q，w）=材質反射閾值y時，表示家具的紋理與材質不會影響光線的映射，表示當前家具布局存在異常，此時則返回布局算法模塊進行，通過布局算法進行重新布局；

39、當紋理映射系數(shù)ysxs（q，w）＜材質反射閾值y時，表示家具的表面具有粗糙度會導致光線的漫反射效果更加明顯，而具有反射率的表面會導致光線被反射。

40、優(yōu)選的，所述輸出展示模塊通過采用實時渲染技術，將用戶進行的裝修操作實時反映在場景中，包括光照、材質、紋理和家具的空間布局方面的變化，使用戶能夠立即看到他們的修改如何影響場景，再依據(jù)用戶界面構建一個實時渲染窗口，反映用戶對場景的任何修改，同時用戶界面中提供控件和工具欄，用戶使用提供的控件和工具欄來進行操作，包括添加、刪除和調整裝修元素，改變光照設置，切換不同的視角。

41、一種基于bim的室內裝修模擬展示方法，包括以下步驟：

42、s1、首先使用建筑信息建模軟件如revit和archicad創(chuàng)建室內建筑信息bim模型，導入創(chuàng)建好的bim模型到裝修模擬系統(tǒng)中，并提供參數(shù)選項，再驗證導入的bim模型，確認包括幾何形狀、墻壁、地板和天花板信息的正確性；

43、s2、開發(fā)裝修元素添加單元，提供圖形用戶界面gui和編輯工具，提供元素庫以及編輯工具和屬性設置面板，允許用戶對已添加的裝修元素進行調整和編輯，包括位置、旋轉角度、大小、顏色和材質屬性；

44、s3、使用基于bim的布局算法計算家具之間的距離和碰撞檢測方式，確定擺放位置，根據(jù)布局算法計算獲取布局系數(shù)bjxs，通過布局算法公式計算得到；

45、s4、集成結構光照模擬算法，對室內不同區(qū)域的家具光照情況進行采集和分析，使用光照模擬算法計算光照模擬系數(shù)gzmn，并與預設光照閾值g進行對比評估，根據(jù)評估結果，進一步分析紋理映射材質，計算獲取紋理映射系數(shù)ysxs，在與材質反射閾值y對家具表面的光線映射進行評估；

46、s5、最后提供實時預覽功能，通過實時渲染技術反映裝修操作在場景中的變化，構建一個實時渲染窗口，反映用戶對場景的任何修改，提供控件和工具欄，使用戶進行操作。

47、有益效果

48、本發(fā)明提供了一種基于bim的室內裝修模擬展示方法及系統(tǒng)。具備以下有益效果：

49、（1）該系統(tǒng)利用bim技術中的建模信息，通過算法自動計算出最佳的家具擺放位置。這種算法不僅考慮了家具之間的距離和碰撞檢測，還綜合考慮了室內空間的實際需求，以確保室內空間的合理利用和功能性。智能化布局算法能夠避免擁擠或混亂的布局情況，通過優(yōu)化家具的擺放位置和空間利用率，確保室內空間既充滿活力又不顯得擁擠。系統(tǒng)利用光線追蹤技術，模擬光線在室內裝修物體表面的反射、折射和漫反射過程。系統(tǒng)對不同區(qū)域的光照情況進行詳盡的分析。通過這些分析結果，設計師可以針對性地調整家具的擺放位置和房間的布局，以優(yōu)化室內空間的光照效果，確保光線充足和均勻。

50、（2）該系統(tǒng)通過實時渲染技術，用戶可以立即看到裝修效果，并對場景進行實時調整。這種實時預覽功能使用戶能夠直觀地感受到裝修變化，及時調整設計方案，減少了溝通成本和設計修改周期。系統(tǒng)提供了直觀友好的用戶界面，用戶可以通過拖拽、點擊等方式方便地添加、刪除和調整裝修元素。這種交互式設計使用戶能夠自主參與設計過程，增強了用戶體驗和滿意度。

51、（3）系統(tǒng)利用紋理映射算法分析裝修家具材質的紋理映射情況，進一步優(yōu)化裝修效果。通過評估光線在家具表面的反射、折射和漫反射效果，提高了裝修的真實感和質感。

52、系統(tǒng)根據(jù)紋理映射系數(shù)ysxs和材質反射閾值y，對家具表面的光線映射進行評估。這種評估有助于設計師選擇合適的材質和紋理，優(yōu)化裝修效果，提升室內空間的美觀度和舒適度。