本文選題：三維建模　切入點：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穩(wěn)定的基石。每年,各種突發(fā)的公共安全危機事件時有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著人們的生命財產(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)生的各種安全危機事件設(shè)計人群疏散管理應(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)的實戰(zhàn)演練方法也會受到人員規(guī)模,場地限制,并不能真正驗證人群疏散方案的有效性。人群疏散仿真就是在計算機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)生的安全危機和相應(yīng)的疏散預(yù)案,模擬并三維地展示人群疏散的場景,通過對仿真結(jié)果進行統(tǒng)計分析,來驗證疏散管理預(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景的建模技術(shù),場景語義生成技術(shù),群體運動仿真技術(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)算法中使用的場景都非常簡單比如單個空房間加幾個出口,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景疏散,也無法驗證疏散管理預(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)研究中所欠缺的場景建模部分,對面向人群疏散仿真的三維場景的建立及場景語義的生成進行了研究,以期對疏散仿真算法提供快速的有效的大規(guī)模三維場景模型及場景語義的支持。這樣,可將疏散算法應(yīng)用于大場景人群疏散仿真中,能夠幫助相關(guān)專家對疏散管理的應(yīng)急預(yù)案做出實質(zhì)性分析,制定合理的應(yīng)急預(yù)案以對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,平面場景因為透視原因會發(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,進行矯正。對于圖形結(jié)構(gòu)比較單一的圖像,無法找到足夠的約束關(guān)系,需進行一定的假設(shè)來實現(xiàn)圖像的矯正,本文對透視投影中心與主滅點的特點進行了研究,提出了基于主滅點的單幅圖像矯正算法。該方法用于場景圖像的矯正,得到較好的矯正效果,并對矯正后的圖像進行分析,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建筑物的輪廓等的獲得,根據(jù)建筑物的簡單圖像快速獲得其輪廓信息對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,將影響建筑物外觀輪廓的因素歸納為四個,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。建筑物是室外場景的主要部分,如何快速生成建筑物關(guān)系到整個場景建模的效率。針對在人群仿真疏散中對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生成方法。通過對建筑物構(gòu)造的分解,對建筑構(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)的場景語義表示方法場景語義是人群疏散仿真中個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,已經(jīng)得到了各種物體相應(yīng)的語義信息,但還要對其進行更深層次的整合。為了便于后期疏散仿真中個體路徑規(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,將室內(nèi)室外場景物體統(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。此方法使得場景語義的表述規(guī)范化、簡單化,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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1698189