一種基于視頻的海浪場景生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于視頻的海浪場景生成方法，該方法首先根據(jù)視頻流體紋理特征，計算流體表面的高度場；其次，根據(jù)流體表面高度場的結果，利用高度分層的方法定位得到海浪的位置；為了進一步分析海浪的每一個浪峰，使用二維正態(tài)分布函數(shù)對海浪高度進行擬合；然后，對擬合出的浪峰使用kmeans方法進行聚類，接著，利用聚類的結果將視頻流體區(qū)域最后利用聚類結果，使用圖論方法選取類區(qū)域生成海浪場景。本發(fā)明具有簡單、快速、方便的特點，并且能夠根據(jù)需求改變生成場景的大小，所生成的場景符合真實感和實時性的需求。
【專利說明】一種基于視頻的海浪場景生成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及海浪場景生成方法，尤其是一種基于視頻的海浪場景生成方法。
【背景技術】
[0002]目前，在虛擬現(xiàn)實研究中，對于基于視頻的流體三維重建已經(jīng)取得了初步的結果，然而對于上述重建結果的場景規(guī)模，現(xiàn)今的技術仍然受限于輸入場景的大小。由于流體場景存在遮擋和重現(xiàn)的特點，并且由于流體屬于強紋理，這導致對于任意規(guī)模的流體場景輸入來說，創(chuàng)建出一個具有真實感，同時兼顧時間性能的方法仍舊存在著一定的挑戰(zhàn)性，在這一方面研究中取得的成果還不夠顯著。任意規(guī)模海浪場景研究中的關鍵問題，是如何快速、高效的生成具有真實感的流體場景，建立根據(jù)用戶意愿和具有交互性的流體海浪場景的技術，仍舊是該領域中極具挑戰(zhàn)性的課題，其研究具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。
[0003]隨著圖像處理技術及計算機視覺技術的發(fā)展，對于基于海浪場景的任意規(guī)模場景生成的研究出現(xiàn)了一些技術和方法。人們利用圖像中的顏色、紋理、形狀等特征進行研究，取得了一些成果、現(xiàn)有方法從圖像紋理的特征入手，通過將輸入圖像分成小部分，再根據(jù)小區(qū)域的邊緣匹配性，將各個小區(qū)域重組，最終生成大的場景。
[0004]由于海浪流體屬于強紋理，在運動過程中不能保持紋理不變的屬性，并且其沒有特定的紋理規(guī)律性，通過對比局部區(qū)域的強度相關性無法準確生成具有較強真實感的大場景；現(xiàn)有的研究中一些研究致力于尋找合適的區(qū)域大小以得到最佳的生成效果，另一些研究通過使用流體圖像紋理中的連續(xù)性特征，利用馬爾科夫鏈的方法，再結合局部拼接區(qū)域顏色優(yōu)化計算出較大規(guī)模的流體場景?；隈R爾科夫鏈方法生成大規(guī)模流體場景方法中存在的主要問題是:生成的大規(guī)模場景具有紋理重疊性；生成的場景不具有物理真實性，既流體部分不符合流體動力學；在區(qū)域拼接位置存在明顯的拼接線，即不連續(xù)區(qū)域。不僅如此，傳統(tǒng)的方法存在復雜度高、計算量大的問題，很難利用在線方法完成，因此不能滿足實時性需求。
[0005]對于基于視頻的海浪場景技術人們曾經(jīng)進行過系統(tǒng)的探討，這方面研究的典型成果主要是基于高度場重新劃分場景區(qū)域的方法。它是分析高度場的分布規(guī)則，在三維場景中，將場景分成若干部分再進行拼接的方法。
[0006]近年來，為了提高重建的準確性和真實感，人們進行了一些研究?，F(xiàn)有研究包括利用三次樣條與馬兒科夫隨機場結合的方法生成海浪場景，得到了較好的重建結果。
[0007]也有一些人員利用SFS研究場景生成方法，基于流體表面明暗度方法計算流體的高度，這種方法對于非透明水域能夠取得較滿意的高度計算結果，但強光照射的情況下，例如含有倒影或強亮度的水面，高度計算結果的準確性就會受到影響。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術中存在的問題而提供的一種基于視頻的海浪場景生成方法，該方法具有簡單、快速、方便的特點，并且能夠根據(jù)需求改變生成場景的大小，所生成的場景符合真實感和實時性的需求。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0010]一種基于視頻的海浪場景生成方法，它包括:
[0011]1)流體表面高度場的計算；
[0012]2)海浪區(qū)域的識別；
[0013]3)海浪區(qū)域中浪峰的擬合；
[0014]4)浪峰擬合結果的kmeans聚類；
[0015]5)浪峰類區(qū)域的選取過程。
[0016]經(jīng)過以上步驟將選取的類拼接到一定大小的場景中去，計算得到生成后的大場景。選取的類的個數(shù)，根據(jù)場景的規(guī)模而定。
[0017]本發(fā)明中具體的技術細節(jié)如下:
[0018]( i )流體表面高度場的計算
[0019]先利用明暗度恢復形狀方法計算流體表面的法向量，再使用Stokes模型計算流體表面高度；
[0020]首先，使用下述公式進行計算流體表面粒子法向量:
[0021]
【權利要求】
1.一種基于視頻的海浪場景生成方法，其特征在于該方法包括: (1)流體表面高度場的計算； (2)海浪區(qū)域的識別； (3)海浪區(qū)域中浪峰的擬合； (4)浪峰擬合結果的kmeans聚類； (5)浪峰類區(qū)域的選取過程； 經(jīng)過以上步驟將選取的類拼接到一定大小的場景中去，計算得到生成后的大場景；選取的類的個數(shù)，根據(jù)場景的規(guī)模而定；其中: 所述海浪區(qū)域中浪峰的擬合和浪峰類區(qū)域的選取過程，利用流體運動的物理規(guī)律生成具有真實感的海浪場景； 所述流體表面高度場的計算: 先利用明暗度恢復形狀方法計算流體表面的法向量，再使用Stokes模型計算流體表面高度； 首先，使用下述公式進行計算流體表面粒子法向量:
【文檔編號】G06T17/00GK103632392SQ201310594347
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】全紅艷, 俞銘琪, 宋雅慧 申請人:華東師范大學