文摘
随着生活环境的不断优化,人们要求它的舒适和文化品位也不断提高,和他们的理解和要求的外观和风格建筑及建筑空间的布局进一步加深,形成多样化的形势和多样化的风格和形式的建筑外观和室内设计。有很多布局问题在现代工程和现实生活中,室内空间布局是一个非常重要的分支。室内空间布局侧重于室内场景,人们依靠生产和生活。同时,室内场景模型逐渐应用于越来越多的领域。迫切需要的室内场景建模也导致相关研究室内空间布局。由于其广泛的应用前景和巨大的商业价值,室内空间布局已经成为一个重要的研究课题在计算机图形学和计算机视觉领域。随着计算机辅助设计领域的广泛应用智能设计,室内空间布局也已成为一个重要的研究领域。专注于室内空间布局的自动设计和优化,提出了一种基于设计约束的优化方法自动生成的布局计划基于给定的边界或布局空间布局。室内空间布局的空间单位由多边形组成的多个矩形,和布局设计的约束和规则转换成矩形约束相关。实验结果表明,我们的场景重定向方法的有效性。 Comparing with the results of uniform scaling further proves the effectiveness of our redirection algorithm.
1。介绍
一般来说,布局设计的合理安排和适当的位置的对象。有很多的布局设计问题在现代工程和现实生活中,如VLSI的布局、货运码头的集装箱运输,建筑施工领域的布局设计。因为布局设计有广泛的应用前景和巨大的商业价值,布局设计问题都使布局研究普遍和深远的现实意义1]。空间布局设计布局设计的主要内容,因为大多数布局设计问题是密切相关的空间,如一维空间的切割,二维空间的室内布局规划设计,三维空间的座舱布局。所谓的空间布局设计是指将一个给定的空间划分为小空间的组合或合理安排一些对象在空间的约束框架下一些客观和主观布局规范和设计标准2]。研究空间布局设计源于传统的方法不能满足当前的需要有效的设计。传统布局设计通常是由设计师设计手动或半自动的交互式建模软件。由于限制设计师的专业能力和知识水平,传统的布局设计主要是基于重复试验和错误,需要大量的专业知识,设计经验,和创造性直觉(3]。室内设计空间的重点布局如图1。
因为传统的设计模式主要取决于人力、设计过程中往往要消耗大量的人力和精力。因此,改变传统的布局设计模式和实现的自动设计空间布局已经成为迫切研究问题在当前工业和学术界。自1960年代以来,计算机辅助设计已广泛应用领域的智能设计,和计算机辅助布局设计已经逐渐形成4]。这个领域包括数学建模、现代优化、人工智能、图形交互,和其他相关的技术。随着计算机辅助设计的发展和人工智能的兴起,智能设计的一个重要研究领域,空间布局设计的应用和研究也进入了一个新的阶段。室内空间布局侧重于室内布局,这不仅是室内设计的一个重要研究问题也是一个重要的研究方向在布局设计5]。与其他类型的布局问题相比,室内空间布局具有更多的研究价值。室内空间布局是广泛应用于室内设计、电脑游戏、虚拟现实等领域。其中,领域的架构,包括室内空间布局的设计布局规划和室内场景的布局优化。传统的室内空间布局模式经常大量的人力成本,因为它广泛依赖于劳动。领域的游戏,为了降低成本,大规模的场景设计电脑游戏经常尽可能减少室内场景模型或重用现有的场景模型,这将削弱游戏场景的多样性和真实性,严重影响用户的游戏体验。在虚拟现实领域,室内场景是最常用的场景虚拟现实或AR技术(6]。然而,室内场景虚拟现实往往由专业设计师精心设计,需要适应真实的物理环境用户生活的地方。这样严格的设计要求使室内空间布局越来越重要领域的虚拟现实。室内空间布局的自动设计和优化可以应用于这些领域:协助室内场景建模通过自动设计室内场景的布局规划和优化布局的室内场景(7]。通过自动设计的室内空间布局实现高效创建大规模的室内场景在计算机游戏和通过室内空间布局的优化,可以实现虚拟漫游在实际的各种尺度的物理空间。随着对室内场景建模的需求,室内空间布局已引起学术界的广泛关注,逐渐成为研究热点领域的计算机辅助设计。
室内空间布局的自动设计和优化具有重要的研究意义。一方面,由于室内空间布局在许多领域的重要应用背景;另一方面,传统的布局设计严重依赖劳动力和是低效的8]。现有的布局设计方法是简单和不成熟,还有一系列的问题,如不满意效果和复杂的人际互动。室内空间布局的自动设计和优化可以大大减少设计师的工作负载,甚至直接为用户服务。自动的终极目标设计和优化室内空间布局遵循和模拟在设计过程中设计师的设计思维,努力实现自动或智能设计9]。这可以大大减少设计人员的工作量提高布局设计的效率和质量,甚至直接减少布局设计的阈值,为大多数用户服务,让更多的普通用户成为设计师。专注于室内空间布局的自动设计和优化,提出了一种基于设计约束的优化方法自动生成的布局计划基于给定的边界或布局空间布局。室内空间布局的空间单位由多边形组成的多个矩形,和布局设计的约束和规则转换成矩形约束相关。
2。相关工作
2.1。虚拟现实技术的研究现状
虚拟现实技术是虚拟现实技术,使真实的人经历同样的事情和现实世界中的事物由计算机创建的虚拟的信息世界。multi-perception的基本特征,沉浸,互动,和想象力。这个虚拟技术集成了多种科学与技术、计算机图形学和图像技术等,现实仿真技术,多媒体技术(10]。然而,由于当前技术和传感技术的局限性,它只能模拟普通的感知系统。浸,也称为浸没或远程监控,存在,等等,具体指的是实际经验的人在虚拟世界的第一人。当然,目前的技术还没有达到最优水平11]。想得到,在虚拟世界中,礼物的对象你想做的事情在虚拟世界中,什么样的影响可以通过这样做,甚至是不可能存在的事物和事情在现实世界中可以设想在虚拟世界中。(12]。人类通过视觉获得的信息是最人类所有的感官之一,因此立体显示技术在虚拟现实技术中扮演着不可或缺的角色。虚拟现实技术的引入图所示2。
数字技术融入环境空间设计可以改善环境的人性化和吸引力,从而提高人们的参与环境,有效改善环境和人之间的互动。虽然数字技术依赖于科技和艺术元素的组合,我们需要认识到,数字技术是一种表达方式设计,和设计师的思考和设计的网站的实现设计方案的基础。的一个显著的优势数字设计与之前相比建模设计是它的网真(13]。创建远程监控的关键是一个身临其境的体验,和虚拟数字技术的身临其境的效果取决于人们的看法。当人们看到的视觉,嗅觉,味觉,触觉,和其他虚拟世界带来的刺激,大脑会收到积极的反馈的信息,形成心理浸泡,就像进入现实世界和个人感觉整个网站。数字设计也可以发挥重要作用在设计风格的选择14]。当设计一个大规模的环境空间,设计师将整合环境心理学和各种专业学科的知识,并根据位置进行设计条件得到的分析在设计的早期阶段,结合设计区域周围的历史和文化背景。环境空间设计的目的是协调设计协调员和网站之间的矛盾15]。如果设计师不考虑周围的环境,它相当于设计一个岛屿。为了避免这种现象,设计师可以选择一个更适合该网站的设计风格,通过虚拟现实技术,以避免与周围环境的设计是在城市规划。
这个数字家具照明和阴影,这是真正协调与周围环境(16]。同时,用户还可以保存设计空间形象和与他人分享。随着现代环境空间设计的不断发展,设计的表达逐渐多元化,结合技术也日益密切。虚拟现实技术迅速发展,改变了人们交流的方式在一定程度上与数字世界(17]。人们期望得到一个更强烈的沉浸,和虚拟现实将实现人们的愿望,改变人们的工作方式,玩,和沟通。同时,虚拟现实本身的特点将绩效技术环境空间设计的变化,帮助设计师更好的展示设计蓝图。显示空间技术通常是三维的。现在随着城市化和现代化的发展,许多显示空间技术显示强烈的普遍性。良好的三维的基础上体现,我们已经开发了多种体现方法。在此基础上,我们选择改善技术,确保创新技术的效率和一定程度上的亲和力的人。在此基础上,我们将展示空间设计中虚拟现实技术的应用分析尤为重要。
2.2。建筑风格和空间布局
在建筑发展的历史,人们设计和美感的建筑风格是不断变化的。建筑外观的设计主要是依赖于建筑的承重结构。一般来说,它是额外的覆盖结构体系(18]。结构是密切相关的,因为外观设计结构以外的不能独立存在。当涉及到建筑外观设计的概念,它应该清楚平面设计主要取决于整体理念,要求设计功能、区域和环境可以互相结合根据几何平面的形状和数量(19]。的外檐建筑的设计风格应充分反映了深厚的文化传统与当地文化相一致,优越的自然景观条件,新世纪的现代化。在设计和管理建筑的屋檐,我们应该坚持一流的标准,反映了城市定位,突出地方特色,展示时代的风格,反映了大气,清新,和美丽的建筑风格。强调这些平面形状的设计主要是使用飞机为主要外观的完整性,追求线条和门窗的一些变化在其基础上,使整个建筑可以成为明亮的眼睛,给人一个简单的和光明的感觉,和创造一个独特的意境20.]。因此,如果形状的建筑是活泼,没有限制,这就要求设计师不仅要有严格的想法也有创造性思维,并不断提高自己的水平而设计更丰富的建筑外形的形状。
当辆外国设计的建筑物出现在我们周围,他们不仅改变我们的思想,也改变我们自己的生活水平。有伟大的欧洲和美国的不同文化之间的差异。现在我们习惯于接受这些差异,忽略我们的传统建筑设计的创新和发展,这是值得思考21]。如果我们想改变这种模式,我们必须离开空间为人们想象的外观设计,所以我们每个人都可以感受到建筑的魅力。当涉及到室内设计的目的,它是适应人们的需要在当今快速变化的现代社会中通过合理的室内和室外环境。因此,室内设计师必须把服务对象需求的空间函数第一(22]。始终坚持建筑室内设计的和谐统一,人类生活,这需要使用人体工程学等学科的知识,审美心理和环境科学。通过这些,我们可以更好地理解和分析人类生理的不同感受,心理学,和愿景,使室内设计满足不同的人的需要。设计师自然引入室外到室内通过设计。这个设计技术叫做户外室内设计(23]。通过墙上的洞或透明的大玻璃幕墙、室外生动的自然风光是直接引入室内,以集成室内和室外环境。这种流动的开放空间允许用户直接感觉太阳,新鲜的空气,或者郁郁葱葱的植物,这样他们就可以体验大自然的气息和文化意境。建筑风格和空间布局如图3。
如今,当创建一个合理的室内空间,室内设计应该重视科学和艺术的结合。从建筑外观设计的发展的角度和室内环境设计,这些创新风格的崛起必须对应于当时的社会生产力。其中,科学和技术的应用是最基本的要求。没有正确的思维在创造24]。原则上,它与思想的统一是一个大问题。因此,室内设计是科学与艺术之间的综合平衡,人们的生理和心理需求,精神和物质。在建筑风格和空间布局设计中,我们应该注意细节,使建筑风格之间的协调一致的布局设计。设计应考虑综合美学、心理、和其他元素(25]。建筑风格和空间布局与人们的生活质量,安全,健康,舒适,和其他问题。面对快速发展的今天,我们应该发散思维思考和创造一种架构风格适合时代的发展。
2.3。5 g技术在智能建筑中的应用
在中国智能建筑施工过程中,由5 g技术,它可以有一个良好的发展空间。因此,在实际工作中,需要收集和设备运行状态数据的智能建筑根据5 g技术,整合不同的功能模块,并全面提高5 g技术的实施效果,因此,智能建筑可以实现新时期蓬勃发展和展示现代创新理念26]。在特定的应用程序的过程中,技术主要完成高速数据传输,减少延迟的优点和节约能源消费,有效地提高了施工总效应(27]。与此同时,它还可以提高网络的承载能力,满足不同技术解决方案的标准和要求,也扩展了垂直行业的技术支持。的技术成分,它优化了网络分段函数通过服务的自动化架构模式,以便可行性可以完全显示。
在智能建筑中,用户对信息和通信的需求正逐渐增加。例如,用户的通信系统包括网络覆盖率和通信质量要求(28]。因此,根据智能建筑的发展现状,我们应该优化当前的技术模式和过去解决信号采集的不稳定。在5 g技术的实现,它可以为用户提供一个更加稳定和可靠的交流经验和减少延误问题在连接过程。因此,智能建筑行业需要跟上时代的发展方向,不断扩大当前的发展思路(29日]。建立可用的参考信号而言,我们应该定位功能集成到智能建筑,设置相应的信息参考信号根据信道状态的智能建筑,和同步对应的信息平台在无线信号的形式传输信息,然后配合定位技术提供可靠的信息,快速找到信号的来源,并提出一种有效的智能建筑智能管理计划,并减少意外的概率问题,智能建筑(30.]。实际系统的建立,有必要提供多路径的信息传输渠道后,减少了干扰信号的来源根据相应的零功率和零功率根据的科学设置通信频率。这样可以丰富人们的经历在智能建筑和突出应用移动通信技术本身的优势(31日]。技术实现的过程中,我们应该意识到相互不同的智能建筑系统集成,不断扩大当前的业务开发平台。
3所示。应用程序模型的设计
3.1。室内空间布局的基础
几何形式与灵活的曲线相比,表现出更多的理性美,和不同多边形及其组合在不同的室内空间布局会有不同的表达效果和对用户心理的影响。因此,人们应该注意的作用几何形式在室内空间布局,仔细欣赏的价值空间布局所示几何形式和其他属性的结合,让几何形式总是作为主角出现在室内空间布局。例如,住宅可以被视为固定区域的空间划分根据特定的设计约束条件,形成不同的功能区域和房间。创造真正的和丰富的室内场景三维建模技术的一个重要组成部分,和室内场景也在一些重要的应用程序的基础。室内空间布局设计的核心内容是室内场景建模和室内场景生成的基础。专注于室内空间的自动设计和优化布局,本节主要介绍一些基本概念与室内空间布局。
室内场景不能简单地视为三维模型的集合。一个高质量的室内场景需要充分反映三维场景的语义功能和布局结构。因此,室内空间布局设计是室内场景建模的核心,也是室内场景建模的基础。室内空间布局包括空间、家具、和他们的相互关系和需求。这些关系和需求的约束布局。人员活动的便利和环境舒适的角度应该全面考虑家具配置、家具布置、人员心理需求。之间没有干扰宿舍家具,和它们之间的距离越大,效果越好。它是表达的以下目标函数。
当地区、数量和大小的家具方案已经确定,家具和活动所占据的区域面积确定。为了最大化的利用设计人员活动的中心区域,本文使用以下函数来描述该活动的距离。
在本文中,设计变量被定义为位置参数的家具,和数学表达式如下。
宿舍室内空间优化布局的约束主要涉及以下三个类别。家具布局主要是宿舍空间的限制,不能超过宿舍的边界,但也满足位置相邻的家具随着距离的需求之间的关系。其数学表达式如下。
其次,家具在宿舍不相互干扰,不能交错。其数学表达式如下。
确保所有家具不会影响人员的访问,这个约束条件的数学表达如下。
上述优化设计模型,室内空间布局的目标是最大限度地利用室内有效的活动空间,同时考虑人员活动的便利,环境舒适,和设备支持,加上适当的优化算法,室内空间布局的优化设计可以进行了。室内布局如图的过程4。
室内空间由一个生活空间和一个阳台。居住空间是主要的活动区域的成员,和空间布局灵活,在阳台上主要用于堆栈杂物和干燥的衣服,这是一个生活辅助空间和更少的负责人员活动。在室内空间布局设计,空间划分属于更高层次的布局设计。空间划分的结果通常是建筑行业的规划蓝图,它可以反映建筑物的建筑和空间分配在三维空间中。布局规划方法,通常是用作表示和布局计划还提供了指导室内场景的生成,这是方便室内场景的设计和建模。空间划分主要用于设计的早期阶段。上面的空间划分的基础上,在每个房间的家具单位安排在房间里单位根据特定的布局规则和功能需求。
3.2。改善优化布局方法
家里的布局是一个低级的布局设计在室内空间布局设计,房屋布局的结果通常是室内环境,人们依靠生产和生活。对新设计的房子,房间的布局可能是一个重要的因素影响面积和表面外观。因此,没有给定的轮廓。重建现有的建筑不允许内部架构师有这样的自由和面积,一些列,和墙固定几何约束。针对评价指标的模糊性和多态的空间布局,目前的空间布局方案评价主要取决于现场调查,设计者的经验,和居民的反馈。同时,结合空间环境的特点,采用多目标遗传算法来优化室内空间布局和解决它。该方法可以提供理论支持的研究设计空间布局和空间利用率。多目标遗传算法的流程图如图5。
上面的空间划分的基础上,在每个房间的家具单位安排在房间里单位根据特定的布局规则和功能需求。家里的布局是一个低级的布局设计在室内空间布局设计。设计工作,合理和客观的评价标准是非常重要的。然而,对于我们的研究工作,因为没有合理的评价标准,在大多数情况下,我们只能获得的评价方法通过比较它与其他设计方法,或通过用户研究。
4所示。实验和结果
一个优秀的室内空间布局设计算法应该能够从现有的布局和提取约束重建类似的结果,所以我们希望评估通过重建算法。我们只提取空间从一个给定的设计约束和相邻的约束。我们的算法应用于定义区域的布局,以生成布局为含有的一个部门,然后每个子领域继续产生新的布局。实验进行了本文在戴尔T7920工作站与NVIDIA RTX1080TI显卡和32 g RAM。在实验中,亚当优化方法作为优化器,学习速率的初始值是0.001,和培训期间是120。我们的艺术图像数据从图书馆下载Artlib世界艺术欣赏和其他网站,和专业艺术学生被邀请来清洁和屏幕数据。培训过程性能增强和损失收敛图所示6和7。
鉴于区域布局和设计约束,我们应用分层算法框架生成的室内空间布局,和多边形布局区域可以生成课程好。在MATLAB环境中,基于改进的多目标遗传算法,宿舍的室内空间布局进行了优化,结果如表所示1和2和图8。
在空间布局优化方案,床和桌子排列在宿舍墙壁和放置在房间的四个角落,这样可以减少外部环境的干扰睡眠空间和学习空间,并确保个人的相对独立的活动空间。其中,睡眠空间有最强的对隐私的需求,所以要床和桌子的结合可以为用户提供更好的隐私保护环境。为了验证性能的室内环境空间布局优化算法的系统,能源消耗系数的室内环境空间布局优化。消费系数的测试结果如图所示9。
交流空间是共享的宿舍成员的活动空间。优化计划将集中在室内中心区域促进人员的日常访问和交流活动的发展。宿舍家具采用睡觉和下车的结合,这可以减少家具的面积,并放置在房间的四个角落,确保室内的集中化和最大化有效的活动空间。一套个人衣柜和书柜在床底下方便使用。
5。结论
传统平面布置图设计通常需要室内设计师通过反复实验和探索,并需要大量的专业知识和设计经验,所以布局方案设计是一个非常费时的过程。我们的研究的目的是自动化设计过程和设计合理的室内空间布局住宅自动、高效地。专注于室内空间布局的自动设计和优化,提出了一种基于设计约束的优化方法自动生成的布局计划基于给定的边界或布局空间布局。室内空间布局的空间单位由多边形组成的多个矩形,和布局设计的约束和规则转换成矩形约束相关。实验结果表明,我们的场景重定向方法的有效性。对比与统一的扩展的结果进一步证明了我们的重定向算法的有效性。
对于文本研究的问题,我们可以从以下几方面做进一步深入挖掘。布局设计,我们需要考虑尽可能多的设计约束满足用户的多样化和个性化的需求。因此,是否有更好的方法或数学模型,以便更多的设计约束和标准可以被认为是一个值得考虑的问题。我们希望这些方法和理念应用于室内场景的布局设计,这将是一个非常有前途的研究工作。此外,我们的研究工作主要集中在住宅的室内空间布局设计。如何扩展我们的方法与其他布局设计问题也是一个导演的研究价值。在未来,我们计划开展建筑室内设计的方法和空间布局优化基于递归神经网络技术。
数据可用性
在当前的研究中使用的数据集是可从相应的作者以合理的要求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。