AI别墅设计

这两年我致力于研发别墅AI自动化设计，包括设计别墅各层的平面图以及导出三维效果图。目的是可以快速生成大量别墅的设计图和效果图让自建房用户可以第一时间挑选自己需要的房型并看到房屋建成后效果，大大提高建筑施工和设计人员的工作效率。

别墅设计包括平面图和三维效果图工程造价水电图等图纸。其中平面图设计器是最重要的模块。平面图设计器需要实现类似设计师具有一定创造性的设计能力属于AI范畴。虽然房屋平面图属于图像但是普通的图像处理处理算法，如：图像识别技术只是识别图像中有什么位置距离大小等无法用于图像生成，GAN是图像生成模式也具有一定创造性，但是GAN是从图像到图像的模型，对于房屋平面图这种房间、家具、门、窗户、家具摆放以及房间与房间的关系逻辑性非常强，楼层之前的房间关系有很强空间的位置关系的需要很难保证逻辑正确。GAN不能保证生成的平面图100%的准确性，不能保证生成的所以细节都是完整的每一个像素都是可控的。因为GAN并不知道房间家具是什么东西它只能照猫画虎。不法确保图像每个细节的完整。

上面两个步骤都需要从图像中识别出矢量信息工作量大难度高而且要求准确率高限制了其可行性。

首先平面图生成器必须是基于矢量信息的学习，别墅每一层对应一张平面图，每张平面图中有多个房间、楼梯、走道（一层有玄关厨房，二层有露台阳台）组成。将房间墙体门窗露台楼梯厨房餐厅家具信息进行矢量化，如：长宽、房间方位、类型、是否套间、朝向、门的方位、门的类型等。

生成平面图的流程：第一步：根据对大量训练样本的学习首先对整体布局操作东西南北的房间和中间客厅的进深及分布进行确定，包括确定楼梯的型号和方位朝向，确定厨房餐厅的方位位置关系和尺寸。确定北侧和东西两侧的进深线为生成房间提供基线。布局要考虑东西南北承重墙的对应关系进行必要的对齐。第二步：根据对大量训练样本的学习对东西南北各侧进行房间生成，不同类型房间的尺寸有对应的变化范围。房间包括卧室、厨房、餐厅、卫生间（公共卫生间/私人卫生间/套内卫生间）、会客厅、楼梯间、走道、娱乐室、衣帽间。其中每层只有一个公共卫生间和多个私人卫生间，每层只有一个楼梯间位置相同。根据地块大小和整体布局的不同会客厅可能独立也可能和玄关合二为一；二层把一层的厨房餐厅变化成房间格局会发生变化一些变化，二层以上可能有小的客厅或茶室，南侧房间一定概率带露台阳台，二层以上会出现书房健身房；三层以上可能出现更大面积的露台，房间类型会出现微调。

第三步：根据已生成的房间生成房间的墙体、门（厨房露台使用推拉门）、窗户、露台栏杆。房间不一定只是一个矩形构成也可能是多个区域的组合也包括套内房间的墙体。第四步：生成房间内家具，卧室床、衣帽间衣柜、厨房橱柜冰箱、餐厅餐桌等等，根据房间大小选择相应的尺寸的家具，其中会客厅需要选择电视墙来放置电视以及合适尺寸的沙发组合。

第五步：根据以上生成的所有矢量信息加载相应尺寸的家具图标生成最终的平面图图像文件。平面图也可以使用不同风格的墙体窗户颜色以及不同风格的门和家具的图标来生成不同风格的平面图。

平面图生成器生成平面图的同时还生成三维矢量数据为生成三维房屋提供数据基础，三维房屋的生成根据这些三维矢量数据画出三维房屋效果图。三维房屋的一些构件如：门头、门、窗、栏杆等是事先做好的各种风格各种尺寸的模型文件生成三维房屋时加载相应尺寸的模型文件（FBX）。目前三维房屋有9种风格的外观，包括：新中式3种风格、欧式3种风格、简约3种风格。三维房屋在3D引擎中生成后导出9种风格9个视角的效果图81张。