本文選題：三維建模　切入點(diǎn)：圖像矯正　出處：《山東師范大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：公共安全是國家安全和社會(huì)穩(wěn)定的基石。每年,各種突發(fā)的公共安全危機(jī)事件時(shí)有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)和安全。如何能夠有效的組織管理好大型公共設(shè)施內(nèi)復(fù)雜而龐大的人群,在高峰期或緊急事件出現(xiàn)等情況下進(jìn)行科學(xué)而有效的疏散,根據(jù)設(shè)施環(huán)境和可能發(fā)生的各種安全危機(jī)事件設(shè)計(jì)人群疏散管理應(yīng)急預(yù)案是非常重要也是具有高度現(xiàn)實(shí)意義的。傳統(tǒng)的人群疏散管理的應(yīng)急預(yù)案是由專家人工制定,但隨著大型公共設(shè)施不斷出現(xiàn),公共安全危機(jī)事件的類型不斷增加,使得人工解決如此復(fù)雜的安全問題成為不可能。傳統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)演練方法也會(huì)受到人員規(guī)模,場(chǎng)地限制,并不能真正驗(yàn)證人群疏散方案的有效性。人群疏散仿真就是在計(jì)算機(jī)生成空間中建立公共設(shè)施和人群的三維模型,假設(shè)各種可能發(fā)生的安全危機(jī)和相應(yīng)的疏散預(yù)案,模擬并三維地展示人群疏散的場(chǎng)景,通過對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,來驗(yàn)證疏散管理預(yù)案的合理性和有效性。人群疏散仿真系統(tǒng)中主要包含了三維場(chǎng)景的建模技術(shù),場(chǎng)景語義生成技術(shù),群體運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)及仿真結(jié)果分析技術(shù)。當(dāng)前的疏散仿真主要注重于疏散算法的研究,通過不同的疏散算法來仿真行人在疏散中的行為。大多數(shù)算法中使用的場(chǎng)景都非常簡(jiǎn)單比如單個(gè)空房間加幾個(gè)出口,導(dǎo)致算法僅局限于模擬幾種人群疏散現(xiàn)象,而無法有效的仿真大場(chǎng)景疏散,也無法驗(yàn)證疏散管理預(yù)案的合理性和有效性。因此人群疏散仿真需要有復(fù)雜場(chǎng)景模型的支持,本文主要探討當(dāng)前疏散仿真系統(tǒng)研究中所欠缺的場(chǎng)景建模部分,對(duì)面向人群疏散仿真的三維場(chǎng)景的建立及場(chǎng)景語義的生成進(jìn)行了研究,以期對(duì)疏散仿真算法提供快速的有效的大規(guī)模三維場(chǎng)景模型及場(chǎng)景語義的支持。這樣,可將疏散算法應(yīng)用于大場(chǎng)景人群疏散仿真中,能夠幫助相關(guān)專家對(duì)疏散管理的應(yīng)急預(yù)案做出實(shí)質(zhì)性分析,制定合理的應(yīng)急預(yù)案以對(duì)緊急事件下的人群做出有效的疏散管理,避免大規(guī)模的人員傷亡。隨著攝影技術(shù),GIS技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)的普及,場(chǎng)景圖像的獲得越來越容易,本文主要研究基于圖像的三維建模方法及語義生成方法。主要內(nèi)容和創(chuàng)新之處概述如下:1、提出了一種基本主滅點(diǎn)的單幅圖像矯正算法。從互聯(lián)網(wǎng)或拍攝中得到的圖像,在成像過程中,平面場(chǎng)景因?yàn)橥敢曉驎?huì)發(fā)生畸變,三維深度信息的丟失,導(dǎo)致圖像矯正有一定的難度,需要通過若干約束關(guān)系,進(jìn)行矯正。對(duì)于圖形結(jié)構(gòu)比較單一的圖像,無法找到足夠的約束關(guān)系,需進(jìn)行一定的假設(shè)來實(shí)現(xiàn)圖像的矯正,本文對(duì)透視投影中心與主滅點(diǎn)的特點(diǎn)進(jìn)行了研究,提出了基于主滅點(diǎn)的單幅圖像矯正算法。該方法用于場(chǎng)景圖像的矯正,得到較好的矯正效果,并對(duì)矯正后的圖像進(jìn)行分析,得到物體的輪廓信息,以供三維建模中使用。2、提出了一種基于SARM同倫映射的建筑物輪廓生成算法建筑物的建模離不開對(duì)建筑物的輪廓等的獲得,根據(jù)建筑物的簡(jiǎn)單圖像快速獲得其輪廓信息對(duì)于后期的建筑物快速建模是非常重要的。本文結(jié)合同倫映射算法,將建筑物的輪廓的生成過程轉(zhuǎn)化為建筑物底層輪廓曲線到頂層輪廓曲線的同倫映射問題。分析了現(xiàn)有建筑物的特點(diǎn),將影響建筑物外觀輪廓的因素歸納為四個(gè),提出了基于SARM同倫映射的建筑物輪廓生成算法,解決了同倫映射中對(duì)輪廓曲線的限制及生成輪廓的局限性,為建筑物輪廓生成方法提供了多樣性,靈活性,并提高了建模速度。3、提出了一種結(jié)合SARM算法和形狀文法的建筑物快速生成方法。建筑物是室外場(chǎng)景的主要部分,如何快速生成建筑物關(guān)系到整個(gè)場(chǎng)景建模的效率。針對(duì)在人群仿真疏散中對(duì)建筑物模型的精度要求不高的情況,本文提出了基于形狀文法的建筑物自動(dòng)生成方法。通過對(duì)建筑物構(gòu)造的分解,對(duì)建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)特性的分析,構(gòu)建相應(yīng)的形狀文法,控制建筑物自動(dòng)生成。這樣在獲得由SARM算法生成的建筑物各層輪廓后,并設(shè)置相關(guān)的參數(shù),就可由系統(tǒng)按照形狀文法的規(guī)則,自動(dòng)生成用戶需要的建筑物,大大加快了建筑物的三維建模速度。4、提出了一種基于兩層結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景語義表示方法場(chǎng)景語義是人群疏散仿真中個(gè)體路徑生成所必不可少的信息,在平面圖中獲取各物體輪廓時(shí),已經(jīng)得到了各種物體相應(yīng)的語義信息,但還要對(duì)其進(jìn)行更深層次的整合。為了便于后期疏散仿真中個(gè)體路徑規(guī)劃的使用,本文提出了基于兩層結(jié)構(gòu)的語義表示方法,將語義信息分為數(shù)據(jù)層和拓?fù)鋵?并定義了統(tǒng)一的語義表示規(guī)則。在數(shù)據(jù)層根據(jù)人群疏散的特點(diǎn),將室內(nèi)室外場(chǎng)景物體統(tǒng)一規(guī)劃為四大類:可行區(qū)域、門、障礙物、樓梯。拓?fù)鋵佑涗浟烁骺尚袇^(qū)域之間的拓?fù)潢P(guān)系,支持快速的路徑規(guī)劃。此方法使得場(chǎng)景語義的表述規(guī)范化、簡(jiǎn)單化,更有利于疏散算法的使用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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