[發明專利]一種結合多物理屬性的動態紋理瀑布建模方法

有效

• 申請號: 201010276764.5
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN101937576A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發明（設計）人: 趙沁平;劉益帆;伍朝輝;周忠;吳威
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 李新華

1.一種結合多物理屬性的動態紋理瀑布建模方法，其特征在于該組織方法由以下步驟組成：

1)在不同物理條件下采集各種瀑布的實地物理屬性以及相應紋理數據；

2)預處理視頻紋理數據，提取瀑布紋理控制參數；

3)將海量瀑布物理屬性、紋理參數用數據庫組織存儲；

4)分析各種物理屬性和每個紋理控制參數的統計分析；

5)根據訂制的瀑布場景從數據庫中提取相應紋理，遵循分布規律計算生成正確動態紋理。

2.如權利要求1所述結合多物理屬性的動態紋理瀑布建模方法，其特征在于：所述步驟1)對瀑布的實地采集具體為：

1.1)對不同形態的多個瀑布進行有針對性的數據采集工作；

1.2)單個瀑布實地測量時需要在一年中不同季節、一天中不同日照情況分別進行采集；

1.3)每一次獨立的采集工作都要同時記錄當時的時間、太陽高度角、瀑布上游水流量、流速，以及使用高速攝像機多角度拍攝瀑布視頻紋理。

3.如權利要求1中所述結合多物理屬性的動態紋理瀑布建模方法，其特征在于：所述步驟2)對視頻紋理的預處理和控制參數的提取方法如下：

2.1)對視頻紋理進行去噪、校正、縮放至固定分辨率大小；

2.2)對視頻進行目標分類計算，結合地形數據分析得出瀑布的流向線；

2.3)沿著流向線等距離采樣得到一個紋理樣本矩陣M，其元素m_ij代表第j幀的第i個位置對應的紋理元，所述紋理元為一個32*32的像素矩陣；

2.4)從顏色光滑和寬度兩方面簡化紋理樣本矩陣，得到一個紋理樣本向量其元素n_i表示第i個位置的紋理元；

2.5)以日照參數為標準將視頻分為早上，中午，晚上三組分別進行以上的組織，每個瀑布場景分別得到三組紋理樣本向量。

4.如權利要求1中所述多結合物理屬性的動態紋理瀑布建模方法，其特征在于：所述步驟4)對各種物理屬性和每個紋理控制參數的映射如下：

設多物理屬性集合為P；其中日照情況為s，流量為f，流速為v，落差為d；設整體紋理為T，其中紋理元為m，動態隨機描述r，流線為l，亮度為b，紋理元數目n；提取紋理元和落差、流速相關性描述函數：m＝fm(d，v)；亮度與日照、流量的相關性描述函數：b＝fb(s，f)，紋理單元數目n＝fn(f)；最終瀑布紋理描述函數T＝FT(m，b，r，l，n)；

對控制參數的統計映射即是求解得到T＝FT(m，b，r，l，)的映射。

5.如權利要求4中所述的T＝FT(m，b，r，l，)映射的計算，其特征在于：所述函數估計方法如下：

4.1)在T＝FT(m，b，r，l，n)函數中，由于r是給合成的紋理加入時變信息，l是紋理的一個走向，b用于調整紋理亮度，n是使用粒子系統渲染時粒子的個數；四者都是對其物理狀態有明確表達式約束的；而核心在于紋理元m和物理屬性的映射；

4.2)對一組真實瀑布物理屬性和相應的紋理進行一一對應；構建一個高維的散點圖，因變量為m，自變量為f，v和d；

4.3)在此三維空間中基于統計的使用高斯擬合一個包含每個對應散點的連續函數，即為物理屬性和紋理特征對應的映射函數；

4.4)評價步驟4.3中物理屬性和紋理特征的映射函數的各個區間的可信度；

4.5)對計算的可信度通過指定閾值將所有區間劃分為可靠區間和非可靠區間。

6.如權利要求5中所述結合多物理屬性的動態紋理瀑布建模方法，其特征在于：所述步驟5)對根據訂制的瀑布場景從數據庫中提取相應紋理，遵循分布規律計算生成正確動態紋理其特征在于：

5.1)將需要建立的瀑布模型物理屬性數據作為查詢輸入，從已組織好的數據庫中取出與之最相鄰的真實瀑布采樣數據；

5.2)使用步驟4.3中通過散點圖擬合物理屬性和紋理特征得到的物理屬性和紋理數據的映射關系計算出該瀑布模型中的動態紋理和相鄰紋理的歐式距離；

5.3)使用與真實紋理數據的距離加權計算出給定情況下的紋理狀態；

5.4)將計算出的動態紋理映射到瀑布模型的三維表面上，形成瀑布模型。

7.如權力要求6中所述的計算各物理屬性與動態紋理映射的建模方法，其特征在于：所述步驟1)中對真實瀑布采樣數據的選擇具體如下：

根據所述步驟4.5對物理屬性和紋理特征擬合映射函數所劃分的可靠區間和非可靠區間，確定訂制瀑布場景的物理屬性組合所屬區間是否可靠；若處于可靠區間則使用歐氏距離最近的4個樣本值進行差值計算，否則計算最鄰近的8個樣本的差值結果。