[發(fā)明專利]一種基于VR結(jié)合眼動跟蹤的城市風(fēng)貌特征識別的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910342548.7
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110070624B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張樂敏;張若曦;曾子轅;王鵬宇;殷彪
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06F16/953;G06T17/05;G02B27/01
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森

1.一種基于VR結(jié)合眼動跟蹤的城市風(fēng)貌特征識別的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)建立當(dāng)?shù)爻鞘酗L(fēng)貌特征要素案例庫；

2)構(gòu)建既還原真實(shí)街巷風(fēng)貌，又帶有風(fēng)貌構(gòu)件編碼信息的虛擬現(xiàn)實(shí)VR城市風(fēng)貌場景；

3)利用VR和眼動跟蹤技術(shù)對樣本進(jìn)行深度視覺分析，具體方法為：在沉浸式VR頭盔中植入紅外眼動跟蹤aGlass模塊，利用Unreal-aGlass插件程序?qū)R頭盔空間姿態(tài)與眼動數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，在視覺關(guān)注度數(shù)據(jù)采集上，模擬人眼水平和垂直視角與視覺清晰度變化的關(guān)系，將眼睛看成為一個點(diǎn)光源，而視線則被看成是由此發(fā)射出去的錐形光線，所述錐形光線的中間光粒子能量高于邊緣的光粒子能量，當(dāng)錐形光線照到的具有空間編碼信息的風(fēng)貌要素模型構(gòu)件時，通過能量值的累加，智能地在風(fēng)貌要素模型表面生成直觀的三維視覺關(guān)注熱力圖，當(dāng)能量數(shù)值高于平均值3倍時，表示該風(fēng)貌要素被重點(diǎn)關(guān)注，當(dāng)能量數(shù)值介于平均值1～3倍時，表示該風(fēng)貌要素被一般關(guān)注；

4)對樣本進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，識別風(fēng)貌特征要素的權(quán)重關(guān)系和分類，具體方法為：以人為本為中心，利用眼動數(shù)據(jù)和空間行為數(shù)據(jù)找出不同人群關(guān)注風(fēng)貌特征的相似和差異；通過調(diào)查問卷，了解實(shí)驗者對當(dāng)?shù)匚幕氖煜こ潭鹊牟煌瑢?shí)驗人群劃分為若干類：本地居民人群、對當(dāng)?shù)匚幕辛私獾娜巳骸Ρ镜匚幕涣私獾耐鈦砣巳海鶕?jù)各人群對風(fēng)貌特征要素關(guān)注度的不同，找出當(dāng)?shù)爻鞘械幕撅L(fēng)貌特征要素、初步風(fēng)貌特征要素、提升風(fēng)貌特征要素和原生風(fēng)貌特征要素的簇群，以及各類風(fēng)貌特征要素的權(quán)重關(guān)系；風(fēng)貌特征要素的簇群如下：

(1)基本風(fēng)貌特征要素簇群，是所有樣本人群都關(guān)注的風(fēng)貌特征，即：本地居民人群+對本地文化有所了解的人群+對本地文化不了解的人群共同關(guān)注的風(fēng)貌特征；

(2)原生風(fēng)貌特征要素簇群，是本地居民人群所關(guān)注的風(fēng)貌特征；

(3)提升風(fēng)貌特征要素簇群，是對本地文化有所了解的人群所關(guān)注的風(fēng)貌特征；

(4)初步風(fēng)貌特征要素簇群，是對本文不了解的外來人群所關(guān)注的風(fēng)貌特征；

5)根據(jù)典型風(fēng)貌區(qū)獲取的街巷風(fēng)貌特征要素的分類和權(quán)重關(guān)系為基準(zhǔn)，對各級保護(hù)區(qū)中的現(xiàn)狀風(fēng)貌情況進(jìn)行綜合評測。

2.如權(quán)利要求1所述一種基于VR結(jié)合眼動跟蹤的城市風(fēng)貌特征識別的方法，其特征在于在步驟1)中，所述建立當(dāng)?shù)爻鞘酗L(fēng)貌特征要素案例庫的具體方法為：根據(jù)自動化網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序WebSpider抓取當(dāng)?shù)爻鞘酗L(fēng)貌網(wǎng)絡(luò)興趣點(diǎn)大數(shù)據(jù)，并綜合當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃與建筑領(lǐng)域的專家認(rèn)定的當(dāng)?shù)爻鞘凶罹哂写硇燥L(fēng)貌區(qū)的意見，選取當(dāng)?shù)爻鞘凶罹哂械湫惋L(fēng)貌代表的歷史文化街區(qū)一處，對當(dāng)?shù)爻鞘酗L(fēng)貌特征進(jìn)行篩選和歸類，用于建立當(dāng)?shù)爻鞘酗L(fēng)貌特征要素案例庫。

3.如權(quán)利要求1所述一種基于VR結(jié)合眼動跟蹤的城市風(fēng)貌特征識別的方法，其特征在于在步驟2)中，所述構(gòu)建既還原真實(shí)街巷風(fēng)貌，又帶有精確編碼信息的虛擬現(xiàn)實(shí)VR城市風(fēng)貌場景的具體方法為：首先通過無人機(jī)航空傾斜測量、手持地面GPS姿態(tài)相機(jī)測量、車載地面激光雷達(dá)點(diǎn)云測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維實(shí)景建模軟件進(jìn)行空地一體實(shí)景渲染建模，實(shí)現(xiàn)多源現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)的有機(jī)融合；然后將實(shí)景模型進(jìn)行單體化和編碼化處理，根據(jù)步驟1)建立當(dāng)?shù)爻鞘酗L(fēng)貌特征要素案例庫，將城市風(fēng)貌場景界面mesh模型將其替換為具有單體構(gòu)件信息的BIM模型或3dmax模型；最后將生成三維模型中的風(fēng)貌要素構(gòu)件逐一進(jìn)行編碼，并導(dǎo)入UnrealEngine4虛擬引擎，構(gòu)建帶有三維編碼風(fēng)貌要素信息的虛擬現(xiàn)實(shí)VR城市場景；所述三維實(shí)景建模軟件包括ContextCapture、PIX4D MAPPER、PHOTOSCAN、Photomesh。

4.如權(quán)利要求1所述一種基于VR結(jié)合眼動跟蹤的城市風(fēng)貌特征識別的方法，其特征在于在步驟3)中，在樣本數(shù)據(jù)獲取時，首先隨機(jī)選取一定數(shù)量的樣本進(jìn)行VR眼球運(yùn)動跟蹤適配和VR環(huán)境適應(yīng)性體驗；填寫個人基本信息表，用于后期的人群樣本數(shù)據(jù)分類，明確介紹此次VR體驗的任務(wù)：尋找當(dāng)?shù)刈罹哂写硇燥L(fēng)貌特征要素；然后進(jìn)行城市風(fēng)貌的沉浸式VR體驗，時長統(tǒng)一控制在2～3min，通過監(jiān)控端實(shí)時觀察體驗者的眼動和身體運(yùn)動的規(guī)律和異常特殊情況，并利用廣角攝像機(jī)記錄體驗者的現(xiàn)場感受，實(shí)驗后對實(shí)驗過程進(jìn)行回顧核對，及時對實(shí)驗樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行修正和補(bǔ)充，提高深度視覺感知數(shù)據(jù)的精度。