[发明专利]一种结合多物理属性的动态纹理瀑布建模方法

权利要求书

1.一种结合多物理属性的动态纹理瀑布建模方法，其特征在于该组织方法由以下步骤组成：

1)在不同物理条件下采集各种瀑布的实地物理属性以及相应纹理数据；

2)预处理视频纹理数据，提取瀑布纹理控制参数；

3)将海量瀑布物理属性、纹理参数用数据库组织存储；

4)分析各种物理属性和每个纹理控制参数的统计分析；

5)根据订制的瀑布场景从数据库中提取相应纹理，遵循分布规律计算生成正确动态纹理。

2.如权利要求1所述结合多物理属性的动态纹理瀑布建模方法，其特征在于：所述步骤1)对瀑布的实地采集具体为：

1.1)对不同形态的多个瀑布进行有针对性的数据采集工作；

1.2)单个瀑布实地测量时需要在一年中不同季节、一天中不同日照情况分别进行采集；

1.3)每一次独立的采集工作都要同时记录当时的时间、太阳高度角、瀑布上游水流量、流速，以及使用高速摄像机多角度拍摄瀑布视频纹理。

3.如权利要求1中所述结合多物理属性的动态纹理瀑布建模方法，其特征在于：所述步骤2)对视频纹理的预处理和控制参数的提取方法如下：

2.1)对视频纹理进行去噪、校正、缩放至固定分辨率大小；

2.2)对视频进行目标分类计算，结合地形数据分析得出瀑布的流向线；

2.3)沿着流向线等距离采样得到一个纹理样本矩阵M，其元素m_ij代表第j帧的第i个位置对应的纹理元，所述纹理元为一个32*32的像素矩阵；

2.4)从颜色光滑和宽度两方面简化纹理样本矩阵，得到一个纹理样本向量其元素n_i表示第i个位置的纹理元；

2.5)以日照参数为标准将视频分为早上，中午，晚上三组分别进行以上的组织，每个瀑布场景分别得到三组纹理样本向量。

4.如权利要求1中所述多结合物理属性的动态纹理瀑布建模方法，其特征在于：所述步骤4)对各种物理属性和每个纹理控制参数的映射如下：

设多物理属性集合为P；其中日照情况为s，流量为f，流速为v，落差为d；设整体纹理为T，其中纹理元为m，动态随机描述r，流线为l，亮度为b，纹理元数目n；提取纹理元和落差、流速相关性描述函数：m＝fm(d，v)；亮度与日照、流量的相关性描述函数：b＝fb(s，f)，纹理单元数目n＝fn(f)；最终瀑布纹理描述函数T＝FT(m，b，r，l，n)；

对控制参数的统计映射即是求解得到T＝FT(m，b，r，l，)的映射。

5.如权利要求4中所述的T＝FT(m，b，r，l，)映射的计算，其特征在于：所述函数估计方法如下：

4.1)在T＝FT(m，b，r，l，n)函数中，由于r是给合成的纹理加入时变信息，l是纹理的一个走向，b用于调整纹理亮度，n是使用粒子系统渲染时粒子的个数；四者都是对其物理状态有明确表达式约束的；而核心在于纹理元m和物理属性的映射；

4.2)对一组真实瀑布物理属性和相应的纹理进行一一对应；构建一个高维的散点图，因变量为m，自变量为f，v和d；

4.3)在此三维空间中基于统计的使用高斯拟合一个包含每个对应散点的连续函数，即为物理属性和纹理特征对应的映射函数；

4.4)评价步骤4.3中物理属性和纹理特征的映射函数的各个区间的可信度；

4.5)对计算的可信度通过指定阈值将所有区间划分为可靠区间和非可靠区间。

6.如权利要求5中所述结合多物理属性的动态纹理瀑布建模方法，其特征在于：所述步骤5)对根据订制的瀑布场景从数据库中提取相应纹理，遵循分布规律计算生成正确动态纹理其特征在于：

5.1)将需要建立的瀑布模型物理属性数据作为查询输入，从已组织好的数据库中取出与之最相邻的真实瀑布采样数据；

5.2)使用步骤4.3中通过散点图拟合物理属性和纹理特征得到的物理属性和纹理数据的映射关系计算出该瀑布模型中的动态纹理和相邻纹理的欧式距离；

5.3)使用与真实纹理数据的距离加权计算出给定情况下的纹理状态；

5.4)将计算出的动态纹理映射到瀑布模型的三维表面上，形成瀑布模型。

7.如权力要求6中所述的计算各物理属性与动态纹理映射的建模方法，其特征在于：所述步骤1)中对真实瀑布采样数据的选择具体如下：

根据所述步骤4.5对物理属性和纹理特征拟合映射函数所划分的可靠区间和非可靠区间，确定订制瀑布场景的物理属性组合所属区间是否可靠；若处于可靠区间则使用欧氏距离最近的4个样本值进行差值计算，否则计算最邻近的8个样本的差值结果。