[發明專利]構建沙畫模擬系統的方法

在審

• 申請號: 201710536378.7
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107291360A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 楊猛;丁曙;蔣璐艷;張心陽;閆姝
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G06F3/0487
• 分類號: G06F3/0487;G06T11/80
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 張衛華

1.一種構建沙畫模擬系統的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)定義各類沙畫手法的屬性；

2)描述沙粒的高度

采用三維柱狀圖來描述沙粒的高度；

3)描述沙粒的運動

采用方向場描述沙粒的運動，該方向場被定義為在半圓形區域邊緣上的發散模式，將半圓形區域周圍方向場簡化為四個方向，用以描述沙粒的不均勻分布；

4)采用自適應算法計算沙粒堆積；

5)采用自適應算法計算沙粒塌陷。

2.如權利要求1所述的構建沙畫模擬系統的方法，其特征在于：

所述步驟2)中描述沙粒高度的具體步驟如下：

2.1)將M*N分辨率的畫布看做一張二維網格，其中的一個像素坐標為(i，j)，此處0≤i≤M-1，0≤j≤N-1；

2.2)用每一個像素表示沙粒；

2.3)沙粒運動之后，在每個像素上形成一個沙柱，沙柱的高度值由h_ij表示；

2.4)在制作沙畫的過程中，某像素上沙柱的高度值越大，便賦予該像素的亮度值越小，反之亦然，即用像素的亮度值的大小來表示該像素處堆積的沙粒高度。

3.如權利要求1所述的構建沙畫模擬系統的方法，其特征在于：

所述步驟3)中描述沙粒運動的具體步驟如下：

3.1)將筆觸末端的半圓形區域等分成四個部分，四個方向均垂直于半圓弧向外；

3.2)對每個部分根據實際測量結果得出占全部末端沙粒的權重，即取其每個方向上小圓弧的數值的算數平均值作為該方向上的比例值。

4.如權利要求1所述的構建沙畫模擬系統的方法，其特征在于：

所述步驟4)中的計算沙粒堆積的具體步驟如下：

4.1)對用戶繪制時每一筆的接觸區域中被清空的沙粒進行總量統計，在重新堆積區域內進行擴散增加的沙粒數量，即為接觸區域被清空的沙粒數量；

4.2)由于重新堆積的沙粒會因為重力和摩擦力的綜合作用在輪廓曲線附近呈中間高兩端低的大致對稱分布，且在中間部分達到堆積的峰值，這個分布效果與概率論中的正態分布曲線類似，所以計算截面處堆積的沙粒增加的高度和采用正態分布表示；

4.3)選用數值正態分布函數來確定沙粒對應位置沙粒的堆積高度。

5.如權利要求1所述的構建沙畫模擬系統的方法，其特征在于：

所述步驟5)中的計算沙粒塌陷的具體步驟如下：

采用平滑處理的方法減少相鄰高度差來模擬沙粒的塌陷現象，即在堆積后對和周圍沙粒柱高度相差大的沙粒柱進行關于高度的平滑化處理，即采用平滑處理的方法減少相鄰高度差來模擬沙粒的塌陷現象。

6.如權利要求1至5之一所述的構建沙畫模擬系統的方法，其特征在于：

利用RGBA模型來模擬彩沙，其步驟如下：

對圖像中各個像素的亮度值進行統計操作；

按照測量亮度大小對圖像中的像素進行排序，對有相近亮度值的像素進行分類并統計個數，將亮度值接近的視為同一類顏色，并統計相近顏色的像素在圖像中總的像素里所占的比例；

某沙粒像素(i，j)處的顏色值通過控制面板設置的RGBA值進行改變，其中，R表示顏色的紅色分量，G表示顏色的綠色分量，B表示顏色的藍色分量，A表示不透明度的α分量；

沙粒高度用h_ij表示，當h_ij＝0時，表示無沙粒，顏色設為采光臺自身的顏色；當h_ij逐漸增大時，顏色的明度降低，使得顏色發生變化，從而體現沙粒的堆積效果。