一种立面设计方法、装置及存储介质

技术领域

本发明属于立面设计技术领域，具体地涉及一种立面设计方法、装置及存储介质。

背景技术

近些年随着市场和政策的变化，开发商的资金压力变大，各个项目的开发周期变得越来越短，同时，设计市场在未来会变得越来越专业化，行业内的竞争也会越来越激烈，也就意味着一方面设计周期紧张，另一方面，成果需要更高质量，所以高效化、节约化、多元化自然就成为了未来设计市场解决这一矛盾的关键点。

主流市场建模软件SkepchUp，采用手工建模的方法，建模速度慢，建模精度差，参数化程度低，虽然拥有庞大的插件库，弥补了部分功能不足的弱点，但因为其底层设计逻辑的问题，所以无法实现精确的nurbs曲线，进而满足施工精度要求。

发明内容

为了解决现有方法设计效率低且无法满足精确的nurbs曲线的问题，本发明提供一种立面设计方法、装置及存储介质，其效率高且可实现精确的nurbs曲线设计。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种立面设计方法，包括以下步骤:

将三维曲面沿一展开面展开得到一二维绘制区域；

在所述二维绘制区域中绘制单元网格阵列以使所述单元网格阵列铺满所述二维绘制区域；

根据至少一条干扰曲线确定所述单元网格阵列中需要开孔的单元网格及对应的开孔尺寸；

获取设计完成的造型，所述设计完成的造型包括至少一个包含有偏移信息的曲面；

将所述单元网格阵列投影到所述设计完成的造型上，得到与所述设计完成的造型有交集的单元网格集合；

将所述设计完整的造型及单元网格集合按所述展开面进行合拢得到一立面；将所述立面中的曲面和及与所述曲面对应的单元网格按照对应的偏移信息进行偏移得到一立面单元模型。

在一种可能的设计中，所述在所述二维绘制区域中绘制单元网格阵列以使所述单元网格阵列铺满所述二维绘制区域，包括：

获取单元网格；

计算铺满所述二维码绘制区域所需要的单元网格的数量，所述单元网格的数量包括纵向数量N1和横向数量N2；

以所述二维码绘制区域的中心为中心，按照纵向数量N1和横向数量N2绘制单元网格阵列。

在一种可能的设计中，所述计算铺满所述二维码绘制区域所需要的单元网格的数量，包括：

确定所述单元网格在所述二维绘制区域对应的长度D及宽度L；

根据所述单元网格在所述二维绘制区域对应的长度D及宽度L、二维绘制区域的长度W和高度H计算n1、n2，其中，n1＝[H/L]，n2＝[W/D]，[]表示取整；

根据n1、n2确定出纵向数量N1和横向数量N2，其中，纵向数量N1＝n1+P1，N2＝n2+P2，P1、P2为大于等于3的整数。

在一种可能的设计中，所述将三维曲面沿一展开面展开得到一二维绘制区域，之后还包括：

根据幕墙轮廓线的构成形式将其分解为直线段和弧线段；

将所述直线段和弧线段的长度依次对应到展开面上，得到区域属性，所述区域属性包括直线区间和弧线区间。

在一种可能的设计中，所述根据至少一条干扰曲线确定所述单元网格阵列中需要开孔的单元网格及对应的开孔尺寸，包括：

获取至少一条干扰曲线；

计算所述二维绘制区域中每个单元网格的几何中心与所述干扰曲线的最短距离，得到至少一个最短距离；

确定所述至少一个最短距离中的最大值并根据该最大值对所述至少一个最短距离中的每个最短距离进行归一化处理，得到至少一个归一化值；

根据所述归一化值确定所述单元网格阵列中需要开孔的单元网格及对应的开孔尺寸。

在一种可能的设计中，所述得到一立面单元模型之后还包括：

删除与所述设计完整的造型无交集的单元网格，得到与所述设计完整的造型对应的单元网格；

统计所述与设计完整的造型对应的单元网格的数量及与设计完整的造型对应的单元网格中开孔的网格数量；

根据所述与设计完整的造型对应的单元网格的数量及与设计完整的造型对应的单元网格中开孔的网格数量计算开孔率。

在一种可能的设计中，所述得到一立面单元模型之后还包括：

获取一平面；

根据所述平面与所述立面单元模型相交算法，得到与该平面对应的轮廓线。

本发明第二方面提供一种立面设计装置，包括依次通信连接的存储器和控制器，所述存储器上存储有计算机程序，所述控制器用于读取所述计算机程序，执行第一方面及其任一种可能的设计中所述的一种立面设计方法。

本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行第一方面及其任一种可能的设计中所述的一种立面设计方法。

本发明与现有技术相比，至少具有以下优点和有益效果：

采用本方案的方法，通过将三维的涉设计面转换为二维，设计完成后再转换为立面，其可快速实现精确的nurbs曲线设计和立面设计，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本发明的方法流程图；

图2为本发明一实例中绘制得到的菱形网格单元阵列示意图；

图3为一实例中得到的二维绘制区域图；

图4为一造型设计的实例图；

图5为一对曲面进行偏移的示例图；

图6为一对曲面进行偏移再进行挤出的示例图；

图7为单元网格投影至曲面上的一效果图；

图8为一实例中得到的立面单元模型效果图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明第一方面公开一种立面设计方法，该设计方法可以但不限于由一立面设计装置来执行，立面设计装置可以是软件，或者为软件和硬件的组合，立面设计装置可以集成在智能移动端、平板、电脑、云服务器等智能设备中。在一具体的实例中，该方法基于犀牛软件、具有参数化计算能力的计算机辅助设计(computer Aided Diagnosis，CAD)软件实现。具体的，该立面设计方法包括以下步骤S01～步骤S08。需要说明的是，此处涉及的步骤S01至步骤S08并不是对各步骤先后顺序的限制，其仅起标示识别作用，各步骤的先后顺序以描述中信号的衔接顺序为主。

步骤S01、将三维曲面沿一展开面展开得到一二维绘制区域。

在进行设计时，在三维上设计存在一定的难度和不便操作性，通过将三维曲面沿一展开面展开后得到二维绘制区域，即可支架在二维上进行设计，提高设计速度。具体的，用户或者设计者输入一二维平面幕墙轮廓线，则可根据该二维平面幕墙轮廓线得到曲线长度W，根据输入的高度得到数值H，对此，可在具有参数化计算能力的计算机辅助设计软件中，基于坐标原点(0，0，0)绘制出矩形，矩形的长度对应曲线长度W，矩形宽度对应高度数值H，此矩形就是幕墙的展开面，即三维曲面的展开面，也就是设计造型轮廓的二维绘制区域，可在该二维绘制区域内设计造型。通过幕墙轮廓线的构成形式，将其分解为直线段和弧线段，将所述直线段和弧线段的长度依次对应到展开面上，得到区域属性，所述区域属性包括直线区间和弧线区间。展开过程中，生成三维曲面与二维绘制区域的坐标位置对应关系。

通过生成区域属性，可在用户或者设计者设计时做提示作用，比如：弧线区域内不可放置广告位。通过幕墙轮廓线生成二维绘制区域及直线段和弧线段，相较于三维空间，在二维平面上编辑模型更加简单方便，通过降维处理，将复杂问题简单化。示例性的，如图3所示，得到的二维绘制区域图。在二维空间，可以根据自身或客户需求，对立面进行自由设计与创作，同时结合变化区间段的提示，确定绘制区域的特征，减少不必要的错误，比如：弧线区域内不可放置广告位，一设计实例详见图4。

步骤S02、在所述二维绘制区域中绘制单元网格阵列以使所述单元网格阵列铺满所述二维绘制区域。

具体的，该步骤中，用户或者设计者输入单元网格，该单元网格可以是任意多边形，比如，正三角形、方形、菱形、正六边形等。获取单元网格后计算铺满所述二维码绘制区域所需要的单元网格的数量，所述单元网格的数量包括纵向数量N1和横向数量N2。此处先确定所述单元网格在所述二维绘制区域对应的长度D及宽度L。不同形状的单元网格，不同的铺设方向，其对应到二维绘制区域的长度D及宽度L不同。以图2中所示的菱形单元网格为例，以该方向铺设菱形单元网格，则菱形单元网格在所述二维绘制区域对应的长度D及宽度L分别为菱形的两条对角线长度。以正三角形为为例，若其一边水平铺设，则正三角形单元网格在所述二维绘制区域对应的长度D、宽度L分别为一边的长度、该边至对应顶点的距离。再根据所述单元网格在所述二维绘制区域对应的长度D及宽度L、二维绘制区域的长度W和高度H计算n1、n2，其中，n1＝[H/L]，n2＝[W/D]，[]表示取整；根据n1、n2确定出纵向数量N1和横向数量N2，其中，纵向数量N1＝n1+P1，N2＝n2+P2，P1、P2为大于等于3的整数；以保证纵向的网格能完全覆盖二维绘制区域的高度。

得到纵向数量N1和横向数量N2后，在具有参数化计算能力的CAD软件中，将单元网格按照纵向数量N1以及横向数量N2，以二维绘制区域的中心为中心，绘制单元网格单元阵列。如图2中所示，其示出了绘制得到的菱形网格单元阵列的一实例。

步骤S03、根据至少一条干扰曲线确定所述单元网格阵列中需要开孔的单元网格及对应的开孔尺寸。

该步骤中，用户或者设计者在CAD中设置至少一条干扰曲线，通过至少一条干扰曲线中的每条干扰曲线来确定需要开孔的单元网格。

具体的，先计算所述二维绘制区域中每个单元网格的几何中心与所述干扰曲线的最短距离，得到至少一个最短距离。

再确定所述至少一个最短距离中的最大值D并根据该最大值D对所述至少一个最短距离中的每个最短距离进行归一化处理，得到至少一个归一化值。即分别将每个最短距离除以最大值D，得到大于0小于1的小数，实现归一化。单元网格的几何中心点距离干扰曲线约近，则归一化值越小；反之单元网格的几何中心点距离干扰曲线约远，则归一化值越大。

最后根据所述归一化值确定所述单元网格阵列中需要开孔的单元网格及对应的开孔尺寸。具体的，可将归一化值小于等于一阈值对应的单元网格筛选为需要开孔的单元网格。该阈值根据设计需求设定，比如0.5、0.6等。因为归一化值大小不一，可将其进行区间划分，以阈值为0.5为例，示例性的，进行区间划分时可划分为0～0.25、0.25～0.5，通过指定每个区间对应的开孔大小确定每个单元网格的开孔尺寸，若指定区间0～0.25对应的开孔大小为500mm，0.25～0.5对应的开孔大小为600mm，则一单元网格对应的归一化值为0.30被划分至0.25～0.5，则最终确定的开孔大小为600mm。

步骤S04、获取设计完成的造型，所述设计完成的造型包括至少一个包含有偏移信息的曲面。

设计造型等涉及到主观性的内容，设计的造型需在具有参数化计算能力的CAD软件中手工操作。用户或者设计者在二维绘制区域内进行造型设计，给所述曲面赋予图层及偏移数据，具体的，偏移数据的赋予形式可以以曲面名称来体现，比如采用格式为X/x的形式，X表示基于曲面法线方向需要偏移出的距离，x表示基于曲面法线方向偏移后再将曲面沿曲面法线方向的挤出厚度，或者以其他形式赋予偏移数据。比如，若一曲面的名称为“1400/1500”，则表示基于曲面法线方向需要偏移1400mm，然后再将该曲面沿法线方向挤出1500mm的厚度，具体示例详见图5、图6所示，其中，虚线框表示设计完成的一曲面。

步骤S05、将所述单元网格阵列投影到所述设计完成的造型上，得到与所述设计完成的造型有交集的单元网格集合。

具体的，将单元网格阵列投影到所述设计完成的造型，如果单元网格与设计完成的造型有交集，则保留；若无交集，则删除单元网格，最终得到与设计完成的造型对应的单元网格，投影结构可参见图7中的局部效果图。若设计完成的造型具有多个曲面，则每个曲面则与相应的单元网格对应。

步骤S06、将所述设计完整的造型及单元网格集合按所述展开面进行合拢得到一立面；将所述立面中的曲面和及与所述曲面对应的单元网格按照对应的偏移信息进行偏移得到立面单元模型。

该步骤中，由于步骤S01中三维曲面是按一展开面展开成二维，该步骤则将二维曲面按该展开面进行合拢，即按照步骤S01中的坐标位置对应关系进行合拢。比如点在二维绘制区内的坐标值x,y,通过x、y值我们可以将其对应到目标曲面的u、v值,将平面的点快速的投影到目标三维面上。最后通过对各曲面及各曲面对应的单元网格按照曲面的偏移信息进行偏移处理得到立面单元模型,具体的，

“Mesh.Vertices.AddVertices()”“Mesh.VertexColors.AppendColors()”以及“Mesh.Faces.AddFaces()”三个函数组合实现。立面单元模型可以是铝板单元模型或者其他材质模型。基于图4所示的设计，最终生成的立面单元模型如图8所示。

步骤S07、获取开孔率。

具体的，在上述步骤S04中，在投影过程中，在将单元网格阵列投影到所述曲面上时，如果单元网格与曲面有交集，则保留；若无交集，则删除单元网格，最终得到与曲面对应的单元网格。再统计所述与所有曲面对应的单元网格的数量A及与所有曲面对应的单元网格中开孔的网格数量a；根据所述与所有曲面对应的单元网格的数量及与所有曲面对应的单元网格中开孔的网格数量计算开孔率a/A。若开孔率不满足相应要求，可返回步骤S03中，通过修改阈值或者干扰曲线来调整开孔率，得到满足规范以及最佳视觉效果的开孔率。

步骤S08、平面图的获取。

生成立面单元模型后，可以通过平面与模型相交的算法得到平面图。具体的，先获取一平面；根据所述平面与所述立面单元模型相交算法，得到与该平面对应的轮廓线，即平面图。

本发明第二方面公开提供一种立面设计装置，包括依次通信连接的存储器和控制器，所述存储器上存储有计算机程序，所述控制器用于读取所述计算机程序，执行第一方面及其任一种可能的设计中所述的一种立面设计方法。具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(First Input First Output，FIFO)和或先进后出存储器(First Input Last Output，FILO)等等；所述控制器可以不限于采用型号为STM32F105系列的微控制器。此外，所述计算机设备还可以但不限于包括有电源单元、显示屏和其它必要的部件。

本发明第二方面公开的装置，其运行原理详见第一方面中方法所述，在此不做赘述。

本发明第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行第一方面及其任一种可能的设计中所述的一种立面设计方法。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。