[发明专利]一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法

权利要求书

1.一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于它包括以下步骤：

（1）图像预处理：选取一张带有完整楼房的二维图像，将楼房从所述二维图像中抠取出来，之后用空洞填补算法将背景补全；

（2）楼房网格生成：对于抠取出来的楼房，将它划分成N*M的网格，在这个网格基础上，将楼房按照网格线划分成多个楼房块，所述N和M为大于1的自然数；

（3）倒塌过程模拟及烟雾模拟：通过在楼房网格的不同位置施加不同大小的力，使楼房网格发生不同方式的破裂以模拟不同方式的倒塌过程，所述楼房块根据所述网格的破裂生成更小的楼房块，然后将所有楼房块加入到粒子系统中进行管理，用轴向包围盒AABB加速其碰撞检测，使楼房块之间的运动更加真实，所述粒子以网格格子为单位； 

运用粒子系统来模拟烟雾，并使烟雾的产生、扩散、消散与楼房倒塌过程相适应；

（4）保存、生成楼房倒塌的视频。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于步骤（1）中，如果预处理后背景中仍有不和谐的像素，则对背景进行进一步的平滑滤波；在步骤（2）中，划分方法通过手工交互方式完成，或通过水平和纵向的随机线进行划分。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于在步骤（2）中，对于划分出来的每每相邻楼房块之间添加一个锁值，锁值初始化为第一锁值，表示所述每每相邻楼房块在粒子系统中的运动相同，即作为一个整体进行考虑；

当楼房网格发生破裂，一个楼房块与其它楼房块发生碰撞后，这个楼房块分解成更小的楼房块，将这个楼房块和与其碰撞的其它楼房块之间的锁值设为第二锁值，之后这些发生碰撞的楼房块将按照各自的运动方式进行运动；

每个楼房块的质量由每个楼房块所包含的粒子数来表示。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于在步骤（3）的楼房倒塌模拟过程中，将现实中的爆破理解成从一个点向四周辐射的一群力，通过设置力的个数、最小力和最大力的范围、力的方向范围，模拟出不同类型的爆破。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于在步骤（3）的楼房倒塌模拟过程中，将现实中的爆破理解成从多个不同点向四周辐射的一群力，从而模拟出现实中的二次以上的多次爆破。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于在步骤（3）的楼房倒塌模拟过程中，引入层次包围盒来加速楼房块之间的碰撞数据处理，对于每个楼房块添加一个轴向包围盒AABB，并将层次包围盒建成一个树状结构，每个分支节点都是其子节点包围盒子的并;当要检测一个楼房块是否和另一个楼房块发生碰撞时，遍历层次包围盒树，如果与一个分支节点没有交集，那么和其所有的子节点同样也不会有交集，就可以迅速排除那些没有碰撞的楼房块，从而保证楼房倒塌的实时模拟。

7.根据权利要求6所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于检测到楼房块碰撞之后，采用理想碰撞模型，根据动量守恒和能量守恒算出碰撞后各楼房块的速度；然后引入随机因子去修正碰撞后各楼房块的速度的大小和方向，使之符合现实中的碰撞。

8.根据权利要求6所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于在步骤（3）的楼房倒塌模拟过程中还加入了速度阈值，当两个楼房块的相对速度超过速度阈值后，楼房块就会因碰撞而发生破碎，生成新的更小的楼房块。

9.根据权利要求1所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于烟雾模拟与楼房倒塌模拟同步进行。

10.根据权利要求9所述的一种基于二维图像的楼房倒塌模拟方法，其特征在于在步骤（3）的烟雾模拟中，设定烟雾粒子系统中每秒产生的粒子数与落地粒子数成正比，烟雾粒子的初始速度随着倒塌过程先增加，当倒塌最剧烈的时候到达峰值，随后减速。