專利名稱：一種交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實技術領域，尤其涉及的是一種交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法。
背景技術：
人是現(xiàn)實世界中最重要和最基本的組成元素之一，虛擬角色對于虛擬世界來說具有同樣重要的意義，利用群體模擬技術，在計算機生成空間中創(chuàng)建并模擬現(xiàn)實世界中的群體及其運動，能夠極大地提高虛擬世界的真實感和沉浸感。近年來，隨著計算機群體模擬技術的不斷發(fā)展，其應用也越來越廣泛，涉及的領域包括模擬訓練、計算機游戲動畫、影視特效和公共安全輔助設計等。比如，影視畫面中可以將包含大量人群活動的場景通過計算機模擬實現(xiàn)，從而提高特效制作的效率并降低制作成本；通過對日常人流或緊急情況下人群的運動過程進行模擬與分析，為建筑物結構設計、大型活動客流管理、公共場所應急預案制定起到很好的指導作用。目前，已經(jīng)有許多創(chuàng)作好的虛擬人群場景，可以直接用于許多領域，如娛樂、廣告、建筑、教育、游戲及公共安全輔助設計等。但是這些已經(jīng)創(chuàng)作好的虛擬人群，往往是根據(jù)樣本來合成的，由于樣本隨機抽取的關系，場景中人群的疏密，角色的形態(tài)都具有一定的隨機性，甚至有些顯得生硬。因此需要能對已經(jīng)創(chuàng)作好的虛擬人群做一些微調。然而，直接使用已有的虛擬人群往往不能隨意的修改人群形態(tài)、密度、個體的特征，應用時產(chǎn)生諸多不便。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種通過交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，該方法用于交互編輯已經(jīng)生成的虛擬人群場景，以解決已有的虛擬人群不能隨意的修改人群形態(tài)、密度、個體的特征的問題。一種交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，用于編輯已經(jīng)生成的虛擬人群場景，所述方法包括步驟(I)選取人群分布圖片，產(chǎn)生密度場灰度圖片；(2)調整所述密度場灰度圖片，與所述的虛擬人群場景相適應；(3)使用密度場灰度圖片修改虛擬個體；(4)進一步編輯虛擬人個體的形態(tài)。其中，所述選取的人群分布圖片具有明顯的人群和背景之分，便于處理得到參考密度場圖片。若采用真實的照片或藝術創(chuàng)作圖片，可以保證生成的虛擬人群的真實感，俯瞰且包含完整場景的圖片可以為虛擬場景和虛擬人群提供一個較為真實的參考密度。進一步地，所述步驟(I)還包括步驟對選取的人群分布圖片做摳圖處理，去掉圖片背景和人群之外的物體，只保留人群和白色背景；
對所述人群分布圖片的每個像素(x，y)，根據(jù)其RGB顏色值計算出灰度值Gray (x,y)作為參考密度值，其中(X, y)為該像素的坐標。其中，所述灰度值按照下述公式計算Gray (x, y) = R(x,y)*0. 299+G(x, y) *0. 587+B (x, y) *0. 114,其中 R(x, y),G(x, y)，B(x, y)為所述像素的RGB顏色值。進一步地，所述步驟(3)還包括步驟設定虛擬個體舍棄閥值；對每個虛擬個體，在密度場灰度圖片中找到與其對應的四個像素塊，利用雙線性插值算法計算出每一個虛擬個體的平均密度值；舍棄平均密度值小于所述舍棄閥值的虛擬個體。
·
通過調整所述舍棄閥值的大小，控制虛擬人群的稀疏程度，所述舍棄閥值默認為
0.5。根據(jù)具體的需求，靈活設置舍棄閥值的大小，用以控制虛擬人群的稀疏程度，方式靈活。進一步地，所述步驟⑷還包括步驟建立一個統(tǒng)一的人物三維模型庫，使用角色屬性信息對模型進行分類存儲，并給模型庫建立索引表；根據(jù)虛擬個體的角色屬性信息，從模型庫中索引得到應的所有滿足條件三維人物模型；將選定的人物模型賦予虛擬個體。其中所述角色屬性信息是性別、姿態(tài)信息，通過進一步調節(jié)虛擬個體的形態(tài)，使具有相同角色屬性的虛擬個體可以使用不同的三維人物模型，可選擇模型越多，最后的人群
場景更加豐富。本發(fā)明交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，通過利用容易獲得的真實圖片、藝術創(chuàng)作圖片等生成密度場灰度圖片，再參考密度場灰度圖片并利用雙線性插值算法給虛擬人群場景中的每個虛擬個體計算出一個平均的密度值，舍棄平均密度小于舍棄閥值的虛擬個體，可以很方便的對虛擬人群的密度進行修改。同時通過建立三維人物模型，根據(jù)虛擬人群個體的角色屬性信息，從模型庫中選取滿足條件的三維人物模型，對虛擬人群的形態(tài)做出調整，靈活地修改了虛擬人群中的個體形態(tài)和個體特征。


圖I為本發(fā)明交互編輯虛擬人群的方法流程圖；圖2為本發(fā)明密度場灰度圖片示例圖；圖3為本發(fā)明采用的雙線性插值法計算虛擬個體密度值的坐標示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案做進一步詳細說明，以下實施例不構成對本發(fā)明的限定。本發(fā)明為了能夠交互地編輯一個虛擬人群場景中的虛擬個體，采用基于密度場灰度圖片調整虛擬人群密度分布的方法來編輯修改已有的虛擬人群場景中的虛擬個體，用戶可以主動調整虛擬個體的分布。如圖I所示，本發(fā)明交互編輯虛擬人群場景中的虛擬個體的方法包括以下步驟步驟101、用戶選擇一張所需的人群分布圖片作為最終人群分布效果的參考圖片，用于處理生成密度場灰度圖片。選擇的人群分布圖片可以是真實世界的照片、藝術創(chuàng)作圖片等，圖片具有明顯的人群和背景之分，便于處理得到密度場灰度圖片，俯瞰且包含完整場景的圖片可以為虛擬人群場景提供一個較為真實的參考密度。具體地，首先對選取的人群分布圖片做摳圖處理，去掉圖片背景和人群之外的物體，最終只保留人群和白色背景，然后對該人群分布圖片的每個像素(x，y)，根據(jù)其RGB顏色值計算出灰度值Gray (X, y)作為參考密度值,公式為Gray(x,y) = R(x, y)*0. 299+G (x,y)*0. 587+B (x, y)*0. 114,其中(x, y)為該像素的坐標，R(x, y), G(x, y), B(x, y)為所述像素的RGB顏色值。生成密度場灰度圖片，如圖2所示，圖片中每個像素塊都有一個固定的灰度值，圖片上顏色越深的位置代表該位置密度越大，這張存儲了每個像素灰度值的圖片就 作為密度場灰度圖片，為后續(xù)步驟調整人群密度分布提供依據(jù)，用于后續(xù)對虛擬人群的修改。步驟102、調整密度場灰度圖片與已有虛擬人群場景相適應，將密度場圖片縮放至與虛擬人群場景相同大小，使虛擬人群中的每個虛擬個體都能夠與密度場灰度圖片中的某個像素塊對應。步驟103、使用密度場灰度圖片修改已有的虛擬人群場景中的虛擬個體。具體地，對每一個虛擬個體i，其位置為(Px，Py)，其中Px，Py代表虛擬個體i在場景中的坐標。在密度場灰度圖片中找到與i對應的四個像素塊，利用雙線性插值算法計算出一個平均密度值sampIeDensMap (Px, Py),即sampleDensMap (Px, Py) = Bilinear_Interpolation (Q11, Q12, Q21, Q22, Px, Py)。具體地，Q11代表所有像素塊的中心點坐標值小于(Px，Py)集合中，坐標值最大的那個，其所在像素塊的灰度值為Gray (Q11)。Q12、Q21 > Q22則分別代表Q11所在像素塊上方、右方和斜上方的像素塊中心點的坐標值，其所在像素塊的灰度值分別為Gray(Q12)、Gray(Q21)、Gray (Q22)，如圖3所示。若sampleDensMap (Px，Py) < FACTOR，舍棄該虛擬個體，否則保留該虛擬個體。舍棄閥值變量FACTOR的值系統(tǒng)默認為0. 5，用戶通過調節(jié)FACTOR的值來控制虛擬人群的稀疏程度。遍歷所有虛擬個體，直到處理完虛擬人群場景中的每一個虛擬個體為止。步驟104、用戶在通過交互編輯虛擬人群的密度分布后，需要進一步對每個虛擬個體的形態(tài)進行編輯修改，通過一個人物三維模型庫的支持，可以將每個虛擬個體的性別、夕卜貌、姿態(tài)等特征信息靈活地改變成想要的狀態(tài)。具體地，建立一個統(tǒng)一的人物三維模型庫，使用部分角色屬性信息(性別Gender、姿態(tài)Pose等)對模型進行分類存儲，并給模型庫建立索引表。在具有密度分布形態(tài)的虛擬個體集合中，每個虛擬個體都具有性別Gender、姿態(tài)Pose等信息，利用這些信息在模型庫中索引得到對應的所有滿足條件三維人物模型供用戶選擇，或者由系統(tǒng)自動在多個滿足條件的模型中隨機選取。然后將選定的人物模型賦予虛擬個體，用于顯示。也就是說，具有相同角色屬性的虛擬個體可以使用不同的三維人物模型，可選擇模型越多，最后的人群場景更加豐富。以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其進行限制，在不背離本發(fā)明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權利要求 的保護范圍。
權利要求
1.一種交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，用于編輯已經(jīng)生成的虛擬人群場景，其特征在于，所述方法包括步驟 (1)選取人群分布圖片，產(chǎn)生密度場灰度圖片； (2)調整所述密度場灰度圖片，與所述的虛擬人群場景相適應； (3)使用密度場灰度圖片修改虛擬個體； (4)進一步編輯虛擬個體的形態(tài)。
2.如權利要求I所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述選取的人群分布圖片具有明顯的人群和背景之分，是真實的照片或藝術創(chuàng)作圖片。
3.如權利要求I所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述步驟(I)還包括步驟 對選取的人群分布圖片做摳圖處理，去掉圖片背景和人群之外的物體，只保留人群和白色背景； 對所述人群分布圖片的每個像素(x，y)，根據(jù)其RGB顏色值計算出灰度值Gray(x，y)作為參考密度值，其中(X, y)為該像素的坐標。
4.如權利要求3所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述灰度值按照下述公式計算Gray (x, y) = R(x,y)*0. 299+G(x, y) *0. 587+B (x, y) *0. 114,其中 R(x, y),G(x, y),B (x,y)為所述像素的RGB顏色值。
5.如權利要求I所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述步驟(3)還包括步驟 設定虛擬個體舍棄閥值； 對每個虛擬個體，在密度場灰度圖片中找到與其對應的四個像素塊，利用雙線性插值算法計算出每一個虛擬個體的平均密度值； 舍棄平均密度值小于所述舍棄閥值的虛擬個體。
6.如權利要求5所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述交互編輯虛擬人群的方法還包括步驟 調整所述舍棄閥值的大小，控制虛擬人群的稀疏程度，所述舍棄閥值默認為0. 5。
7.如權利要求I所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述步驟(4)還包括步驟 建立一個統(tǒng)一的人物三維模型庫，使用角色屬性信息對模型進行分類存儲，并給模型庫建立索引表； 根據(jù)虛擬個體的角色屬性信息，從模型庫中索引得到所有滿足條件三維人物模型； 將選定的人物模型賦予虛擬個體。
8.如權利要求7所述的交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，其特征在于，所述角色屬性信息是性別、姿態(tài)信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交互編輯虛擬人群場景中虛擬個體的方法，通過利用真實圖片生成密度場灰度圖片，根據(jù)密度場灰度圖片利用雙線性插值算法計算出一個平均的密度值，舍棄平均密度小于舍棄閥值的虛擬個體，可以很方便的對虛擬人群的密度進行修改；同時通過建立三維人物模型，根據(jù)虛擬人群場景中的虛擬個體的角色屬性信息，從模型庫中選取滿足條件的三維人物模型，對虛擬人群的形態(tài)作出調整，靈活的修改了虛擬人群中的個體形態(tài)和個體特征。本發(fā)明的方法使用靈活，適合任何虛擬人群的編輯。
文檔編號G06T13/40GK102800121SQ20121020429
公開日2012年11月28日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權日2012年6月18日
發(fā)明者王欣捷, 申晶晶, 金小剛 申請人:浙江大學