人工智能背景下移動智能設備App在室內設計中的應用

張紅英， 陸瑤

(重慶建筑科技職業學院， 建筑城規學院， 重慶 401331)

0 引言

室內設計主要用圖形來表現設計師的室內設計風格和思維方式，圖形思維是設計者進行自我溝通的一種無聲的語言，也是設計師與施工者或客戶進行室內設計方案溝通的重要基礎[1]。計算機科學技術的發展，使得大量的設計軟件得到廣泛應用，技術也越來越成熟，在室內設計空間模型效果展示方面的應用也越來越廣泛[2]。現在的室內設計過程中，為了讓用戶更直觀地了解設計意圖，還可通過人工智能背景下移動智能設備App比擬實際效果，彌補了設計圖紙的單一表達性[3]。

張穎超等[4]提出了將移動智能設備應用在室內設計中的研究，采用人工智能技術對室內設計方案進行優化，對光線及空間進行仿真模擬，利用移動智能設備獲取視覺信息，通過計算機軟件完善設計流程，實現室內設計，此方法可以增強室內設計的效果；曹上秋等[5]提出了將人工智能技術應用到室內設計中，先用計算機技術分析室內設計過程，再用人工智能背景下的移動智能設備分割出室內設計要素，再對室內設計參數重新組合優化實現重裝設計，通過移動設備定向融入新元素，采用人工智能技術的多元素融合算法，實現室內設計，本文方法可以提高設計元素的融入效果，可應用于實際室內設計過程中。

針對上述方法存在的問題，本文將移動智能設備App應用到了室內設計中，建立了室內設計場景模型提取室內空間分布特征，對室內設計的視覺特征進行了重構，通過關聯尺度分析確定室內設計視覺圖像的信息分量，采用三維渲染的方式，處理室內設計場景，從而增強室內設計效果。

1 基于移動智能設備App的室內設計方法

1.1 獲取室內設計的視覺信息

將移動智能設備App應用到室內設計中，需要先確定室內不同種類物體的形狀特征和輪廓特征[6]，在人工智能背景下，對室內場景進行建模，具體步驟為

a=a-+εU1

(1)

b=b-+εUt

(2)

其中，U1表示室內場景輪廓的變化矩陣，Ut表示室內場景紋理的變化矩陣，ε表示控制參數，通過改變控制參數可以得到室內不同種類物體的輪廓和紋理。

在人工智能背景下，采用移動智能設備App對室內場景的坐標進行標定，實現室內場景特征由二維坐標向三維坐標的轉換。在標定的坐標點安裝攝像機，采集室內各點的環境圖像[7]，假設攝像機采集圖像的光軸與場景坐標之間完全重合，那么坐標轉換的公式表示為

r=fL-ab

(3)

其中，f表示攝像機采集室內場景圖像的焦距，L表示圖像采集的拍攝距離。

基于室內場景模型，在人工智能背景下，采用移動智能設備App將室內設計視覺圖像的輪廓特征分解，增強處理每一個室內設計元素，可以得到室內設計邊緣點的分布矩陣，即：

J(x,y,σ)=10Lx(x,y,σ)

01Ly(x,y,σ)

(4)

其中，Lx(x,y,σ)表示室內設計視覺圖像的種子點,Ly(x,y,σ)表示室內設計視覺圖像的灰度特征。

根據移動智能設備App的應用程序設計，建立室內設計模板匹配矩陣，即：

M=Lxx(x,y,σ)Lxy(x,y,σ)

Lxy(x,y,σ)Lyy(x,y,σ)

(5)

利用人工智能視覺傳感器掃描室內場景信息得到室內設計視覺信息，獲取步驟如下。

Step1：采用人工智能 VR技術采集室內真實全景圖像，然后將采集的全景圖像存儲起來，并將文件名改為0000；

Step2：利用人工智能視覺傳感器，對室內設計場景進行實景掃描；

Step3：利用計算機軟件技術獲取掃描的全景圖像切片，根據人工智能視覺傳感器采集信息的頻率，獲取掃描的全景圖像切片的位置信息，以每個掃描切片信息對室內全景圖像進行命名，并將采集的全景圖像切片存儲在室內設計全景圖像文件夾里；

Step4：對獲取的全景圖像切片與標準參數對比，如果未達到標準參數，需返回步驟3，如果達到標準參數，則完成了室內設計視覺信息的獲取。

在人工智能背景下，采用移動智能設備App建立了室內設計場景模型，提取出室內空間分布特征，在室內空間分布邊緣輪廓的基礎上，對室內設計的視覺特征進行了重構，獲取了室內設計的視覺信息。

1.2 重構室內設計的三維視覺特征

在重構室內設計三維視覺特征時，通過增強室內設計視覺圖像信息的三維效果，優化室內設計視覺圖像，在關聯尺度分析上，得到室內設計視覺圖像的信息分量，表示為

〈τdu′,〉φx0τduφx0‖‖φx0-〈τdu,〉φx0〈τdu′,τdu〉φx0τdu3φ0‖‖φx0

(6)

在人工智能背景下，將規則性像素特征分解應用到室內設計視覺圖像的像素融合中，融合結果的輸出為

??d〈τdu,〉φ0τduφx0‖‖φx0=〈τdu′,〉φ00τduφx0‖‖φx0-

〈τdu,〉φx0〈τdu′,τdu〉τduφx03‖‖φx0

(7)

其中，τduφx0表示室內設計視覺圖像經過紋理合并之后的像素集合。

接著對室內設計的顏色特征進行優化組合，得到室內設計視覺圖像的紋理分割區域：

G=∑tr=1 ∑k2q=1WTixir-WTixirq2Birq=trWTiH2Wi

(8)

其中，H2表示網格區域特征值，計算公式為

H2=∑tr=1 ∑k2q=1xir-xirqxir-xirqTBirq

(9)

通過分割室內設計視覺圖像的像素區域，匹配了視覺圖像的自適應特征，實現室內設計視覺圖像的優化設計。

室內設計的三維重構中，通過引入LBG向量量化方法，對室內設計視覺圖像的最大灰度值進行了標記，提取出室內設計視覺圖像的三維輪廓特征量，此時可以得到一個融合中心為dx,y的視覺圖像。

基于室內設計視覺圖像的量化特征量，通過提取視覺圖像的灰度信息素，描述了視覺圖像的前k維特征模板，即：

P(φ)=∫12 (|?φ|-1)2dx

(10)

定義室內設計視覺圖像的局部模板匹配項為ELBF，室內設計視覺圖像邊緣處像素點的采樣分量定義為ERGB，在人工智能背景下，利用移動智能設備App構建室內設計視覺圖像在區域融合過程中的模板函數，表示為

Data(x,y,d(x,y))=|u(x-d(x,y),y)-(x,y)|2

(11)

在關聯尺度分析上，確定室內設計視覺圖像的信息分量，采用規則性像素特征分解方法融合處理了室內設計視覺圖像的像素點，通過提取視覺圖像的灰度信息素，通過構建室內設計視覺圖像在區域融合過程中的模板函數，對室內設計的三維視覺特征進行重構。

1.3 室內設計的實現

移動智能設備App可以為室內設計提供一個合理的驅動程序，驅動程序的WiFi模塊通常采用LUA腳本語言，操作起來也比較靈活，為室內設計提供了很大便利。移動智能設備App中WiFi模塊的流程如圖1所示。

圖1 移動智能設備App中WiFi模塊的流程

基于移動智能設備App中WiFi模塊的流程，通過對室內進行三維渲染，實現室內景觀的設計。為了在室內設計中獲取到理想的室內場景渲染效果，在三維渲染之前，先修正每一項室內設計三維渲染參數，計算出每一處場景的坐標，設置室內設計過程中的環境光參數、透明度參數，將室內場景的材質紋理逐一添加到場景實體中，設計的結束階段，可以結合修改器設備，修正處理室內設計場景的實體信息；在制作場景渲染圖像之前，將場景配置加入其中，使得室內場景的模擬變得更加逼真，室內設計場景的渲染必須通過以上三個步驟完成，實現流程如圖2所示。

圖2 室內設計景觀的渲染流程圖

綜上所述，在人工智能背景下，采用移動智能設備App獲取室內設計的視覺信息，通過重構室內設計的三維視覺特征對室內設計場景進行三維渲染，實現基于移動智能設備App的室內設計。

2 實驗對比分析

為了驗證基于移動智能設備App的室內設計方法可以有效提高室內設計效果，采用文獻[4]的室內設計方法和文獻[5]的室內設計方法進行室內視覺飽和度對比測試，實驗測試結果如圖3所示。

圖3 室內視覺飽和度對比測試結果

從圖3的結果可以看出，文獻[4]的室內設計方法和文獻[5]的室內設計方法在實驗測試前后的室內視覺飽和度沒有太大差別，文獻[5]的室內設計方法測試得到的室內視覺飽和度稍微略高于文獻[4]的室內設計方法，但是這兩種室內設計方法得到的室內視覺飽和度都無法達到室內設計要求，而基于移動智能設備App的室內設計方法在室內視覺飽和度方面，最高可以達到97%，完全可以滿足室內設計要求，符合人在室內生活和居住的舒適性。

為了驗證基于移動智能設備App的室內設計方法的實用性，設置了實驗參數，如表1所示。

表1 實驗參數

實驗過程中，在室內空間中尋找表1坐標點的位置，利用基于移動智能設備App的室內設計方法、文獻[4]的室內設計方法和文獻[5]的室內設計方法進行觀測，結果如圖4所示。

(a) 基于移動智能設備App的室內設計方法(b) 文獻[5]的室內設計方法(c) 文獻[4]的室內設計方法圖4 室內空間重建檢測誤差測試結果

從圖4的結果可以看出，三種室內設計方法的室內空間重建檢測結果之間存在比較大的誤差，隨著Tidx指數越來越大，重建檢測誤差也越來越大，而基于移動智能設備App的室內設計方法設計出來的室內空間，與真實結果之間沒有太大誤差，因此可以看出，基于移動智能設備App的室內設計方法可以對室內空間進行動態模擬，減少了室內空間重建檢測的誤差。

3 總結

本文提出了人工智能背景下移動智能設備App在室內設計中的應用，在人工智能背景下，采用移動智能設備App獲取室內設計的視覺信息，通過重構室內設計的三維視覺特征對室內設計場景進行三維渲染，實現基于移動智能設備App的室內設計。結果顯示，該室內設計方法可以有效提高室內設計效果。