專利名稱：一種快速創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，尤其涉及的是虛擬人群創(chuàng)作領(lǐng)域，用于在虛擬場(chǎng)景中逼真地再現(xiàn)多樣的人群。
背景技術(shù)：
人是現(xiàn)實(shí)世界中最重要和最基本的組成元素之一，虛擬角色對(duì)于虛擬世界來說具有同樣重要的意義，利用群體模擬技術(shù)，在計(jì)算機(jī)生成空間中創(chuàng)建并模擬現(xiàn)實(shí)世界中的群體及其運(yùn)動(dòng)，能夠極大地提高虛擬世界的真實(shí)感和沉浸感。近年來，隨著計(jì)算機(jī)群體模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用也越來越廣泛，涉及的領(lǐng)域包括模擬訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)游戲動(dòng)畫、影視特效和公共安全輔助設(shè)計(jì)等。比如，影視畫面中可以將包含大量人群活動(dòng)的場(chǎng)景通過計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)，從而提高特效制作的效率并降低制作成本；通過對(duì)日常人流或緊急情況下人群的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬與分析，為建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、大型活動(dòng)客流管理、公共場(chǎng)所應(yīng)急預(yù)案制 定起到很好的指導(dǎo)作用。對(duì)于成千上萬的人群，如果需要依次對(duì)每個(gè)人物角色進(jìn)行位置、朝向等模擬相關(guān)屬性進(jìn)行設(shè)置和修改，對(duì)用戶來說，將是一個(gè)巨大的繁瑣的任務(wù)。如果只是隨機(jī)設(shè)置這些屬性，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不符合真實(shí)人群特點(diǎn)，很難控制達(dá)到用戶所需效果。如果采用簡(jiǎn)單規(guī)則對(duì)人群進(jìn)行排列，會(huì)導(dǎo)致結(jié)果過于規(guī)整或重復(fù)，同時(shí)，復(fù)雜的人群分布規(guī)則難以用數(shù)學(xué)方程描述。對(duì)于大規(guī)模場(chǎng)景及人群模擬來說，如何快速高效地完成人群的初始分布及狀態(tài)設(shè)置，并使其具有多樣性和真實(shí)性，是一個(gè)急需解決的問題。在虛擬人群創(chuàng)作方面，已有部分模型被提出，例如Reynolds的flocking模型(Reynolds C. , Flocks, Herds and Schools A distributed behavioralmodel[J].Computer Graphics, 1987, 21 (4) :25-34.), Helbing 的社會(huì)力模型(Helbing D.，MolnarP., Social force model for pedestrian dynamics. [J]. Physical Review E,1995,51 (5) :4282-4286.),可以用于模擬生成具有一定復(fù)雜性的人群分布，但很難通過調(diào)整局部規(guī)則來控制最終效果，也難以模擬達(dá)到用戶指定效果。Ulciny的Crowdbrush系統(tǒng)(Ulicny B. , Ciechomski 0.and Thalmann D., Crowdbrush :Interactive authoringof real-time crowdscenes[C]. In Proceedings of ACM SIGGRAPH/EurographicsSymposium onComputer Animation, 2004, 243-252.)提供了用戶實(shí)時(shí)創(chuàng)作和繪制人群的方法，通過使用筆刷來編輯和控制人物角色信息，由于操作更多的針對(duì)的是單個(gè)或若干個(gè)角色，需要大量用戶交互。Yersin等人提出基于Crowd Patch的大規(guī)模場(chǎng)景人群創(chuàng)作及動(dòng)畫方法(Yersin B. , Maim J. , Pettre J. andThalmann D. , Crowd patches populating large-scale virtual environments forreal-time applications [C].In Proceedings of the 2009symposium onlnteractive 3D graphics and games,2009，207-214.)，通過預(yù)先將人物角色的運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)在Patch中，拼接得到最終效果，該方法中Patch的設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要滿足空間及時(shí)間連續(xù)，所能模擬的人群分布及動(dòng)畫種類十分有限，同時(shí)，用戶無法修改拼接后的人群場(chǎng)景。Ju等人提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人群模擬方法(Ju E. , Choi M. , Park, M. , Lee J. , Lee K. , Takahashi S. , Morphablecrowds [J].ACM Trans. Graph. , 2010, 29 (6) Article 140.),從真實(shí)視頻中分類學(xué)習(xí)獲得小規(guī)模人群分布樣本，模擬中，通過檢測(cè)人群中每組的分布是否在樣本集中來添加個(gè)體及控制運(yùn)動(dòng)，由于需要檢測(cè)每個(gè)個(gè)體鄰近區(qū)域與整個(gè)樣本集的相似度，人群的合成速度很慢，合成結(jié)果十分規(guī)律，不適用于大規(guī)模多樣人群的快速合成。Guy等人提出了基于心理學(xué)模型參數(shù)化描述人物角色行為特性的方法(Guy S. J. , Kim S. , Lin M. C. , Manocha D. , Simulatingheterogeneous crowd behaviors using personality trait theory[C]. In Proceedingsof ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on ComputerAnimation, 2011,43-52.),生成多樣的人群運(yùn)動(dòng)效果，關(guān)注的是控制角色運(yùn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。另外，也有基于全局速度場(chǎng)的宏觀方法，包括基于地圖信息、用戶交互控制導(dǎo)航、基于連續(xù)介質(zhì)理論、基于流體模型等，這些方法只能用于全局運(yùn)動(dòng)控制效果，無法控制局部人群分布效果
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決在虛擬人群時(shí)操作復(fù)雜和過于規(guī)整的問題，提出一種基于真實(shí)圖片的虛擬人群創(chuàng)建方法，用于快速創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群。本發(fā)明提供了一種快速創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，用于在用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建虛擬人群，包括步驟(I)基于真實(shí)圖片創(chuàng)建虛擬人群樣本庫；(2)基于創(chuàng)建的虛擬人群樣本庫,合成王氏磚Wang Tile,建立王氏磚集合；(3)使用王氏磚集合中的Wang Tile對(duì)用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域拼接覆蓋。進(jìn)一步地，所述步驟(I)基于真實(shí)圖片創(chuàng)建虛擬人群樣本庫，具體包括步驟(I. I)初始化樣本正方形；(I. 2)從真實(shí)圖片中選取關(guān)注的正方形區(qū)域；(I. 3)從選取的正方形區(qū)域中選定個(gè)體并采集其分布信息和角色屬性信息，從三維人物模型庫中選擇符合角色屬性信息的角色模型，根據(jù)采集的分布信息對(duì)角色模型進(jìn)行位置和朝向的變換，放入樣本正方形區(qū)域，作為一個(gè)樣本；(I. 4)為每個(gè)樣本設(shè)置一個(gè)不同的顏色編碼，將樣本放入樣本庫。為了保證虛擬人群的真實(shí)性和自然性，本發(fā)明采用基于真實(shí)圖片來創(chuàng)建樣本庫，樣本庫越大能提供越豐富的樣本，因此可以盡可能多的采集真實(shí)照片中的個(gè)體的分布信息和角色屬性信息來構(gòu)建盡可能多的樣本，根據(jù)后期要制作的虛擬人群的規(guī)模大小，來適當(dāng)建立樣本庫也是可行的。進(jìn)一步地,所述步驟(2)中合成王氏磚Wang Tile的步驟包括(2. I)分四次從所述樣本庫中各挑選一個(gè)樣本，將4個(gè)樣本拼接組成一個(gè)較大的樣本塊，兩兩樣本之間具有一定的重合區(qū)，重合邊長(zhǎng)為樣本邊長(zhǎng)的0. I 0. 35，4個(gè)樣本正方形的對(duì)角線彼此相交組成的菱形區(qū)域即為Wang Tile ；(2. 2)在菱形區(qū)域內(nèi)，對(duì)相鄰樣本重疊區(qū)域內(nèi)的粒子集進(jìn)行Voronoi劃分，選擇一條由Voronoi邊組成的分割線，使得所隔開的粒子距離最遠(yuǎn)，分別保留位于分割線左側(cè)的左側(cè)樣本粒子和位于分割線右側(cè)的右側(cè)樣本粒子，保證重疊區(qū)域內(nèi)粒子分布的自然性；
(2.3)旋轉(zhuǎn)裁剪后的菱形區(qū)域及位于其內(nèi)的粒子，得到正方形WangTile，其上、下、左、右邊分別標(biāo)記為N、S、W、E，根據(jù)樣本顏色設(shè)置對(duì)應(yīng)Wang Tile邊的顏色編碼；(2. 4)、遍歷所有的4個(gè)樣本組合，建立王氏磚集合，使得建立的王氏磚集合為完全王氏磚集合。本發(fā)明通過遍歷樣本庫中4個(gè)樣本的組合，建立完全的王氏磚集合，使的每條邊可選的顏色為整個(gè)樣本庫。進(jìn)一步地，所述樣本庫包括第一子樣本庫和第二子樣本庫，將用于上下邊拼接的樣本放入第一樣本庫，將用于左右邊拼接的樣本放入第二樣本庫。采用所述樣本庫合成Wang Tile時(shí)，上下邊可選的顏色只從第一子樣本庫中選擇，左右邊可選的顏色只從第二子樣本庫中選擇。通過上述方法，可以使得人群橫向和縱向分布特點(diǎn)不同。進(jìn)一步地，所述步驟(3)還包括
(3. I)、用戶指定需要虛擬人群覆蓋的多邊形場(chǎng)景區(qū)域，選擇最長(zhǎng)邊作為覆蓋需要對(duì)齊的邊界，構(gòu)建矩形區(qū)域包括用戶指定需要人群覆蓋的多邊形場(chǎng)景區(qū)域；(3. 2)、指定需要對(duì)齊的約束邊界上的顏色；(3. 3)、從約束邊界開始選擇滿足匹配條件的Wang Tile鋪排矩形區(qū)域；(3. 4)、根據(jù)原輸入場(chǎng)景區(qū)域，刪除位于其外的粒子，得到最終覆蓋場(chǎng)景區(qū)域的虛擬人群。所述指定需要對(duì)齊的約束邊界上的顏色是指定所述矩形區(qū)域的最上一整條和最左一整條邊界上的顏色。所述從約束邊界開始選擇滿足匹配條件的Wang Tile鋪排矩形區(qū)域是指，鋪排方向從上到下，從左到右；所述滿足匹配條件的Wang Tile是指所選WangTile的上邊顏色必須與其上方Wang Tile的下邊相同、左邊顏色必須與其左方Wang Tile的右邊相同，剩下兩條邊的顏色由系統(tǒng)隨機(jī)指定，但與周圍已鋪排好的Wang Ti Ie的邊的顏色不同。優(yōu)選地，將合成的Wang Tile記錄到一張四維的索引表中，所述四維索引表的四個(gè)分量分別為合成該Wang Tile的4個(gè)樣本的顏色，在拼接場(chǎng)景區(qū)域時(shí)，只需要給出所述WangTile的上下左右四條邊的顏色，從所述四維索引表中找到對(duì)應(yīng)的Wang Tile，可以快速完成拼接。本發(fā)明公開了一種快速創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，將人視為具有分布和角色信息的粒子，通過從真實(shí)圖片中獲取包含小規(guī)模人群粒子信息的樣本，建立樣本庫，并基于王氏磚方法，使用樣本制作王氏磚集合，使用王氏磚非周期性拼接覆蓋場(chǎng)景區(qū)域，從而迅速生成任意規(guī)模場(chǎng)景內(nèi)的多樣虛擬人群。本發(fā)明的創(chuàng)建方法簡(jiǎn)單快速，用戶只需輸入若干樣本和需要人群覆蓋的場(chǎng)景區(qū)域，就可以快速完成創(chuàng)建工作。本發(fā)明基于真實(shí)圖片中具有真實(shí)復(fù)雜特征的人群做成樣本，并采集多個(gè)不同的樣本形成樣本庫，在后續(xù)的使用過程中，使用拼接、合成、復(fù)制等方式產(chǎn)生大量形態(tài)各異的大規(guī)模虛擬人群，為虛擬人群創(chuàng)作提供極大的便利，同時(shí)也具有了真實(shí)性和自然性。


圖I為本發(fā)明快速創(chuàng)作大規(guī)模虛擬人群方法流程圖；圖2為本發(fā)明建立樣本庫步驟流程圖3為本發(fā)明建立Wang Tile的步驟流程圖；圖4為本發(fā)明拼接Wang Tile的步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明，以下實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明為了快速創(chuàng)作大規(guī)模虛擬人群，首先基于真實(shí)圖片建立虛擬人群樣本庫，然后利用樣本庫建立王氏磚(Wang Tile),最后對(duì)Wang Tile進(jìn)行拼接,形成大規(guī)模虛擬人群。具體實(shí)施方法如圖I所示，包括以下步驟步驟101、基于真實(shí)圖片創(chuàng)建虛擬人群樣本庫。步驟102、基于創(chuàng)建的虛擬人群樣本庫，合成王氏磚Wang Tile，建立王氏磚集合。 其中王氏磚概念由數(shù)學(xué)邏輯家王浩在1961年提出，是一組大小相同的正方形Tile J^Tile的每條邊都給定一種顏色，如果兩個(gè)Tile的鄰邊顏色相同，則可以將這兩個(gè)Tile拼接擺放。合成的王氏磚Wang Tile，其上、下、左、右邊分別標(biāo)記為N、S、W、E，根據(jù)樣本顏色設(shè)置對(duì)應(yīng)Wang Tile邊的顏色編碼。建立的王氏磚集合為完全王氏磚集合，即每條邊可選的顏色為整個(gè)樣本庫。步驟103、使用王氏磚集合中的Wang Tile對(duì)用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域拼接覆蓋，得到場(chǎng)景區(qū)域內(nèi)人群粒子集合。即根據(jù)用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域，使用王氏磚非周期性快速拼接覆蓋，得到場(chǎng)景內(nèi)人群粒子集合。為了保證虛擬人群的真實(shí)性和自然性，本發(fā)明采用基于真實(shí)圖片來創(chuàng)建樣本庫，如圖2所示，基于真實(shí)圖片創(chuàng)建虛擬人群樣本庫包括以下步驟步驟201、初始化樣本正方形，將邊長(zhǎng)置為I個(gè)單位長(zhǎng)度，包含的人群位置信息對(duì)應(yīng)縮放至0 1.0單位長(zhǎng)度。步驟202、從真實(shí)圖片中選取關(guān)注的正方形區(qū)域。步驟203、從選取的正方形區(qū)域中選定個(gè)體并采集其分布信息和角色屬性信息，從三維人物模型庫中選擇符合角色屬性信息的角色模型，根據(jù)采集的分布信息對(duì)角色模型進(jìn)行位置和朝向的變換，放入樣本正方形區(qū)域，作為一個(gè)樣本。具體地，就是將人群中的每個(gè)個(gè)體視為粒子，每個(gè)粒子包含其初始分布信息、角色屬性信息。初始分布信息即為位置P(px，Py)和朝向o(ox，Oy)，角色屬性信息主要是人物三維模型屬性信息，包括性別Gender、年齡Age、姿態(tài)Pose (即對(duì)應(yīng)動(dòng)作序列)。提取這些信息后，將這些信息應(yīng)用到符合條件的角色模型上，然后將這些應(yīng)用了真實(shí)照片中個(gè)體分布信息和角色屬性信息的角色模型放入到樣本正方形區(qū)域中，形成一個(gè)樣本。步驟204、為每個(gè)樣本設(shè)置一個(gè)不同的顏色編碼，將樣本放入樣本庫。具體地，重復(fù)步驟201-步驟204，形成多個(gè)樣本組成樣本庫，樣本庫越大能提供越豐富的樣本，因此可以盡可能多的采集真實(shí)照片中的個(gè)體的分布信息和角色屬性信息來構(gòu)建盡可能多的樣本，根據(jù)后期要制作的虛擬人群的規(guī)模大小，來適當(dāng)建立樣本庫也是可行的。
在創(chuàng)建了樣本庫后，每個(gè)樣本有一個(gè)顏色編碼，接下來就可以基于創(chuàng)建的樣本庫合成王氏磚，并處理Wang Tile內(nèi)部相鄰樣本重合區(qū)域內(nèi)的粒子的分布,如圖3所示,具體包括下列步驟步驟301、分四次從樣本庫中各挑選一個(gè)樣本，將4個(gè)樣本拼接組成一個(gè)較大的樣本塊，兩兩樣本之間具有一定的重合區(qū)，4個(gè)樣本正方形的對(duì)角線彼此相交組成的菱形區(qū)域即為 Wang Tile,重合部分的邊長(zhǎng) Overlap_size G (0.1,0.35)。步驟302、在菱形區(qū)域內(nèi)，對(duì)相鄰樣本重疊區(qū)域內(nèi)的粒子集進(jìn)行Voronoi劃分，選擇一條由Voronoi邊組成的分割線，使得所隔開的粒子距離最遠(yuǎn)，分別保留位于分割線左側(cè)的左側(cè)樣本粒子和位于分割線右側(cè)的右側(cè)樣本粒子，保證重疊區(qū)域內(nèi)粒子分布的自然性。步驟303、旋轉(zhuǎn)裁剪后的菱形區(qū)域及位于其內(nèi)的粒子，得到正方形Wang Tile，其上、下、左、右邊分別標(biāo)記為N、S、W、E，根據(jù)樣本顏色設(shè)置對(duì)應(yīng)Wang Tile邊的顏色編碼。 步驟304、遍歷所有的4個(gè)樣本組合，建立王氏磚集合，使得建立的王氏磚集合為完全王氏磚集合，即每條邊可選的顏色為整個(gè)樣本庫。為了得到完全的王氏磚集合，需要遍歷樣本庫中每一種4個(gè)樣本的組合，將其合成的Wang Tile記錄到一張四維的索引表中，該四維索引表的四個(gè)分量分別為4個(gè)樣本的顏色，即這4個(gè)樣本合成的Wang Tile的N/S/W/E四條邊的顏色。在后續(xù)步驟中，只需要給出N/S/W/E四條邊的顏色，就可以在四維索引表中找到對(duì)應(yīng)的Wang Tile。完全的王氏磚集合為大規(guī)模創(chuàng)建虛擬人群奠定了基礎(chǔ),在虛擬場(chǎng)景中，用戶指定需要人群覆蓋的多邊形區(qū)域，選擇最長(zhǎng)邊作為Wang Tile拼接需要對(duì)齊的邊界，構(gòu)建一個(gè)覆蓋該多邊形區(qū)域的矩形區(qū)域。然后根據(jù)矩形邊界的長(zhǎng)和寬和Wang Tile的邊界長(zhǎng)度計(jì)算該矩形區(qū)域中每行所需的Wang Tile個(gè)數(shù)H_NUM和每列所需的Wang Tile個(gè)數(shù)C_NUM，在矩形覆蓋區(qū)域內(nèi)，從王氏磚集合中隨機(jī)挑選(或部分指定)H_NUMXC_NUM個(gè)TiIe進(jìn)行符合匹配規(guī)則的鋪排拼接，所有的Wang Tile放在一起后，橫向邊(N/S邊)共有HNUM+1行，每行C NUM個(gè)，用一個(gè)二維矩陣Bn[H_NUM+1] [C_NUM]來表示；豎直邊(W/E邊)共有C NUM+1列，每列HNUM個(gè)，用一個(gè)二維矩陣BW[C_NUM+1] [H_NUM]來表示。隨機(jī)非周期性拼接步驟如圖4所示，包括步驟步驟401、用戶指定需要虛擬人群覆蓋的多邊形場(chǎng)景區(qū)域，選擇最長(zhǎng)邊作為覆蓋需要對(duì)齊的邊界，構(gòu)建矩形區(qū)域包括用戶指定需要虛擬人群覆蓋的多邊形場(chǎng)景區(qū)域；步驟402、指定需要對(duì)齊的約束邊界上的顏色，通常指定矩形區(qū)域的最上一整條和最左一整條邊界上的顏色，即二維矩陣Bn中的最上一行Bn[H_NUM+1]和二維矩陣Bw中的最左一列BW[C_NUM+1]的顏色值。邊界約束既可以由用戶指定，也可以由系統(tǒng)自動(dòng)指定。步驟403、從約束邊界開始選擇滿足匹配條件的Wang Tile鋪排區(qū)域，鋪排方向從N到S，從W到E。滿足匹配條件的Wang Tile為所選WangTile的N邊顏色必須與其上方Wang Tile的S邊相同、W邊顏色必須與其左方Wang Tile的E邊相同,剩下兩條邊的顏色可由系統(tǒng)隨機(jī)指定，但要盡量與周圍已鋪排好的Wang Tile的邊的顏色不同。當(dāng)Wang Tile的四條邊顏色都已經(jīng)確定后，從索引表INDEX中獲得該Wang Tile放入鋪排區(qū)域。鋪排結(jié)束后，得到矩形區(qū)域內(nèi)的人群粒子CrowdParticles。步驟404、根據(jù)原輸入場(chǎng)景區(qū)域，刪除位于其外的粒子，如果場(chǎng)景區(qū)域內(nèi)具有障礙物，刪除位于障礙物多邊形之內(nèi)的粒子，得到最終覆蓋場(chǎng)景的人群粒子CrowdParticles。需要說明的是，由于王氏磚集合內(nèi)的Tile按照其四條邊的顏色作為四維索引表的分量保存在四維索引表中，通過四條邊(N/S/W/E)的顏色可以快速查找其在索引表中位置，從而找到想要使用的Wang Tile來拼接覆蓋場(chǎng)景區(qū)域。這里需要格外說明的是，由于樣本的N邊只與S邊拼接，W邊只與E邊拼接，為了能夠靈活地生成人群，也可以為N/S邊設(shè)置一個(gè)可選子樣本庫1，而為W/E邊設(shè)置另外一個(gè)子樣本庫2。當(dāng)樣本庫進(jìn)一步包括子樣本庫時(shí)，對(duì)于合成Wang Tile時(shí)挑選樣本的組合方式有所變化，即當(dāng)在合成Wang Tile時(shí)，N/S邊可選的顏色只從子樣本庫I中選擇，W/E邊可選的顏色只從子樣本庫2中選擇。用戶也可以根據(jù)樣本的特點(diǎn)從樣本庫中自主選擇想要的樣本放入子樣本庫I和子樣本庫2中(例如子樣本庫I中的人群密度較大，子樣本庫2中的人群密度較小等等)。通過上述方法，可以使得人群橫向和縱向分布特點(diǎn)不同。
以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種快速創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，用于在用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建虛擬人群，其特征在于，包括步驟 (1)基于真實(shí)圖片創(chuàng)建虛擬人群樣本庫； (2)基于創(chuàng)建的虛擬人群樣本庫，合成王氏磚WangTile，建立王氏磚集合； (3)使用王氏磚集合中的WangTile對(duì)用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域拼接覆蓋。
2.如權(quán)利要求I所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于，所述基于真實(shí)圖片創(chuàng)建虛擬人群樣本庫，包括步驟 (I. D初始化樣本正方形； (I. 2)從真實(shí)圖片中選取關(guān)注的正方形區(qū)域； (I. 3)從選取的正方形區(qū)域中選定個(gè)體并采集其分布信息和角色屬性信息，從三維人物模型庫中選擇符合角色屬性信息的角色模型，根據(jù)采集的分布信息對(duì)角色模型進(jìn)行位置和朝向的變換，放入樣本正方形區(qū)域，作為一個(gè)樣本； (I. 4)為每個(gè)樣本設(shè)置一個(gè)不同的顏色編碼，將樣本放入樣本庫。
3.如權(quán)利要求I所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于，所述合成王氏磚Wang Tile的步驟包括 (2. I)分四次從所述樣本庫中各挑選一個(gè)樣本，將4個(gè)樣本拼接組成一個(gè)較大的樣本塊，兩兩樣本之間具有一定的重合區(qū)，重合邊長(zhǎng)為樣本邊長(zhǎng)的0. I 0. 35，4個(gè)樣本正方形的對(duì)角線彼此相交組成的菱形區(qū)域即為Wang Tile； (2. 2)在菱形區(qū)域內(nèi)，對(duì)相鄰樣本重疊區(qū)域內(nèi)的粒子集進(jìn)行VOTonoi劃分，選擇一條由Voronoi邊組成的分割線，使得所隔開的粒子距離最遠(yuǎn)，分別保留位于分割線左側(cè)的左側(cè)樣本粒子和位于分割線右側(cè)的右側(cè)樣本粒子，保證重疊區(qū)域內(nèi)粒子分布的自然性； (2. 3)旋轉(zhuǎn)裁剪后的菱形區(qū)域及位于其內(nèi)的粒子，得到正方形WangTile，其上、下、左、右邊分別標(biāo)記為N、S、W、E，根據(jù)樣本顏色設(shè)置對(duì)應(yīng)Wang Tile邊的顏色編碼； (2. 4)、遍歷所有的4個(gè)樣本組合，建立王氏磚集合，使得建立的王氏磚集合為完全王氏磚集合。
4.如權(quán)利要求2所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于所述樣本庫包括第一子樣本庫和第二子樣本庫，將用于上下邊拼接的樣本放入第一樣本庫，將用于左右邊拼接的樣本放入第二樣本庫。
5.如權(quán)利要求4所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于采用所述樣本庫合成Wang Tile時(shí)，上下邊可選的顏色只從第一子樣本庫中選擇，左右邊可選的顏色只從第二子樣本庫中選擇。
6.如權(quán)利要求I所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于所述步驟(3)還包括 (3. I)、用戶指定需要虛擬人群覆蓋的多邊形場(chǎng)景區(qū)域，選擇最長(zhǎng)邊作為覆蓋需要對(duì)齊的邊界，構(gòu)建矩形區(qū)域包括用戶指定需要虛擬人群覆蓋的多邊形場(chǎng)景區(qū)域； (3. 2)、指定需要對(duì)齊的約束邊界上的顏色； (3. 3)、從約束邊界開始選擇滿足匹配條件的Wang Tile鋪排矩形區(qū)域； (3. 4)、根據(jù)原輸入場(chǎng)景區(qū)域，刪除位于其外的粒子，得到最終覆蓋場(chǎng)景區(qū)域的虛擬人群。
7.如權(quán)利要求6所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于所述指定需要對(duì)齊的約束邊界上的顏色是指定所述矩形區(qū)域的最上一整條和最左一整條邊界上的顏色。
8.如權(quán)利要求6所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于所述從約束邊界開始選擇滿足匹配條件的Wang Tile鋪排矩形區(qū)域是指，鋪排方向從上到下，從左到右；所述滿足匹配條件的Wang Tile是指所選Wang Tile的上邊顏色必須與其上方Wang Tile的下邊相同、左邊顏色必須與其左方Wang Tile的右邊相同，剩下兩條邊的顏色由系統(tǒng)隨機(jī)指定，但與周圍已鋪排好的Wang Tile的邊的顏色不同。
9.如權(quán)利要求3所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟將合成的Wang Tile記錄到一張四維的索引表中，所述四維索引表的四個(gè)分量分別為合成該Wang Tile的4個(gè)樣本的顏色。
10.如權(quán)利要求9所述的創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，其特征在于，所述選擇滿足匹配條件的Wang Tile,是指給出所述Wang Tile的上下左右四條邊的顏色,從所述四維索引表中找到對(duì)應(yīng)的Wang Tile。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速創(chuàng)建大規(guī)模虛擬人群的方法，用于在用戶輸入的場(chǎng)景區(qū)域內(nèi)創(chuàng)建虛擬人群，將人視為具有分布和角色信息的粒子，通過從真實(shí)圖片中獲取包含小規(guī)模人群粒子信息的樣本，建立樣本庫，并基于王氏磚方法，使用樣本制作王氏磚集合，使用王氏磚非周期性拼接覆蓋場(chǎng)景區(qū)域，從而迅速生成任意規(guī)模場(chǎng)景內(nèi)的多樣虛擬人群。本發(fā)明的創(chuàng)建方法簡(jiǎn)單快速，用戶只需輸入若干樣本和需要人群覆蓋的場(chǎng)景區(qū)域，就可以快速完成創(chuàng)建工作，同時(shí)基于真實(shí)圖片中具有真實(shí)復(fù)雜特征的人群做成樣本，創(chuàng)建的虛擬人群形態(tài)各異，具有真實(shí)性和自然性。
文檔編號(hào)G06T13/00GK102800116SQ20121020429
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者王欣捷, 申晶晶, 金小剛 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)