【論文關(guān)鍵詞】三維空間；房屋模型；水電裝修布線設(shè)計(jì) 【論文摘要】室內(nèi)設(shè)計(jì)發(fā)展至今，早已突破了原有學(xué)科本位思想的束縛，把生態(tài)設(shè)計(jì)引入室內(nèi)設(shè)計(jì)，擴(kuò)展室內(nèi)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，將把室內(nèi)設(shè)計(jì)推向更高的層次和境界。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文圍繞面向?qū)ο蟮男滦腿S實(shí)體造型設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的問題進(jìn)行研究和探討，旨在為建立環(huán)保、廉價(jià)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用住房。

一、引言 當(dāng)今社會(huì)隨著人民生活水平的提高，購房后一次裝修和舊房子再次裝修非常頻繁。現(xiàn)在裝修房屋，尤其是在二手房重新裝修中裝修師傅往往面臨著因?yàn)闆]有水電裝修布線圖紙，對(duì)原來的水管布置，電路走線不清楚的問題，導(dǎo)致裝修時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)水管或電線損傷，給裝修帶來不必要的麻煩。所以為施工單位提供準(zhǔn)確可靠的水電裝修布線信息，已成為一個(gè)迫切需要解決的問題。 二、新型室內(nèi)設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究的背景、目的和意義 國(guó)內(nèi)也有一些公司致力于水電布線管理或施工軟件的開發(fā)，但大多數(shù)系統(tǒng)是2D或者2.5D的[1]。墻壁的水電布線縱橫交錯(cuò)，用平面來表示并不充分，無法體現(xiàn)房屋布線后的三維整體狀態(tài)，沒有直觀的效果。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)施工常用的布線設(shè)計(jì)以平面布線圖處理為主，接近工程設(shè)計(jì)人員的實(shí)際，有很好的應(yīng)用價(jià)值，但是開發(fā)者不是從房屋用戶角度出發(fā)的，房屋用戶對(duì)圖紙理解困難，安裝起來比較麻煩，而且不是三維的，無法給人一個(gè)房屋三維布線的立體感受，而且安裝工程中經(jīng)常出現(xiàn)二維設(shè)計(jì)不直觀、設(shè)計(jì)圖紙不協(xié)調(diào)、施工圖設(shè)計(jì)階段圖紙綜合會(huì)審困難等問題。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality），Delphi面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，將隱藏的水電布線清晰、直觀地從三維角度呈現(xiàn)在用戶面前，并將裝修時(shí)的水電布線圖紙保留下來，每次裝修的時(shí)候可以打開、編輯、存儲(chǔ)。具備這樣功能的軟件，不僅適合裝修公司使用，還適合施工人員和屋主來使用，為他們提供很大的方便， 有著極大的市場(chǎng)潛力。 施工人員在裝修初期，建立房屋三維模型，選取具體施工的各個(gè)墻面，把水電安裝圖紙輸入電腦，并保存在數(shù)據(jù)庫中。再次裝修時(shí)，相關(guān)人員可以從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出圖紙，以房屋三維的狀態(tài)顯示，做到水管的布置及電路的走線一目了然，然后根據(jù)本次裝修的具體情況，調(diào)出所需墻面，修改和編輯相對(duì)應(yīng)的原施工圖紙，并再次保存到數(shù)據(jù)庫中。這樣不僅能幫助施工人員合理的安排好水管和電路的走向，還可以為再裝修留下可供參考的依據(jù)，再次裝修時(shí)房屋的水電分布心中有數(shù)。 三、房屋裝修水電布線的模型化與可視化 房屋是裝修時(shí)水電布線的幾何對(duì)象，同時(shí)也是建筑物的基礎(chǔ)。由房屋模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以知道，對(duì)于復(fù)雜的房屋，其實(shí)也是由許多簡(jiǎn)單的部分組成的，每一部分都占據(jù)一定大小的空間范圍，而且房屋的每一個(gè)面都可能具有不同的顏色或紋理的屬性特征。其次，在大多數(shù)情況下，房屋模型是一個(gè)個(gè)的單體狀態(tài)存在的，例如一間房間是由幾個(gè)墻面和一個(gè)屋頂組成。因此，簡(jiǎn)化房屋模型在三維繪制時(shí)可以減少幾何數(shù)據(jù)的容量提高三維顯示速度。房屋模型場(chǎng)景樹結(jié)構(gòu)的建立根據(jù)三維目標(biāo)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以分解為屋頂、墻面以及各個(gè)面的紋理數(shù)據(jù)。 房屋的可視化主要由房屋側(cè)面的可視化和復(fù)雜的房屋頂面的可視化構(gòu)成。房屋側(cè)面主要是由一個(gè)個(gè)四邊形構(gòu)成，可以用三角形組成的面片來表達(dá)。而對(duì)于房屋的頂面，一般是個(gè)復(fù)雜的多邊形結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮到三角形是最基本的圖形，適合圖形的顯示，所以對(duì)房屋屋頂?shù)亩噙呅畏指顬槿切芜M(jìn)行可視化，對(duì)于復(fù)雜房屋屋頂需要設(shè)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)[2]。 對(duì)于建筑物和構(gòu)筑物幾何對(duì)象的模型建立的方法，國(guó)內(nèi)外對(duì)此有廣泛的研究，主要的研究重點(diǎn)是建筑物模型的自動(dòng)或半自動(dòng)的三維重建[3]，研究的主要內(nèi)容是建筑物屋頂模型的自動(dòng)提取與三維重建。這些研究主要重點(diǎn)都是集中在單個(gè)房屋模型的立體重建，對(duì)于三維模型的編輯與交互操作方面的研究存在一定的欠缺，如:模型的形狀改變、分析功能的開發(fā)等。 房屋表面幾何對(duì)象經(jīng)過模型化后，以數(shù)字的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，只有將其模型進(jìn)行可視化，才能看到虛擬的房屋。必須采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的知識(shí)，通過一定的算法，將房屋各模型通過計(jì)算機(jī)顯示出來，同時(shí)，通過有效的數(shù)據(jù)處理、LOD算法、多分辨率的圖像處理和逼真的紋理貼圖，來優(yōu)化房屋三維模型系統(tǒng)[4]。