專利名稱：一種用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火災(zāi)模擬，特別涉及火災(zāi)模擬中的場(chǎng)景預(yù)處理方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著人們對(duì)公共安全問(wèn)題認(rèn)識(shí)的深入，數(shù)值火災(zāi)模擬以其低 成本、高效率逐漸受到人們的青睞。目前，國(guó)內(nèi)外^f艮多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都 在進(jìn)行相關(guān)的研究工作，致力于開(kāi)發(fā)各種區(qū)域模擬、場(chǎng)模擬和網(wǎng)絡(luò)模擬軟
件，其中以美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局開(kāi)發(fā)的火災(zāi)場(chǎng)^^擬軟件FDS (Fire Dynamic Simulator)最富盛名，它在火災(zāi)模擬中準(zhǔn)確度可以達(dá)到10%-20%，具有廣 泛的用戶群。但是它沒(méi)有前處理軟件，給用戶使用帶來(lái)了很大的不便。例 如，在FDS中的火災(zāi)數(shù)值模擬是通過(guò)求解控制方程組實(shí)現(xiàn)的，而其中的偏 微分方程的求解需要邊界條件和初始條件這樣的定解條件，因此邊界條件 的設(shè)置是火災(zāi)模擬中不可缺少的重要步驟。特別是在建筑火災(zāi)模擬中，用 戶往往需要面臨非常復(fù)雜的建筑環(huán)境，如何對(duì)它們進(jìn)行邊界條件的設(shè)置， 一直是困擾火災(zāi)模擬工程師的重大問(wèn)題。FDS中不具有相應(yīng)的前處理軟 件，使得采用該軟件前必須根據(jù)場(chǎng)景的2D圖紙，手動(dòng)設(shè)置邊界位置，并 多次反復(fù)調(diào)節(jié)以消除火災(zāi)模擬中常見(jiàn)的空洞問(wèn)題。這種操作相當(dāng)耗時(shí)并且 極易出錯(cuò)。
在為場(chǎng)景設(shè)置邊界條件時(shí)，通常需要對(duì)場(chǎng)景中的實(shí)體進(jìn)行軸向表示。 在基于笛卡爾網(wǎng)格火災(zāi)模擬場(chǎng)景中的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是不規(guī)則實(shí)體的軸向 表示問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題， 一些軟件和方法使用圖紙或者CAD文件 提供的信息，以某種形式進(jìn)行建模，它們或者只能兼容某種格式的CAD 文件，或者需要手工輸入建筑的幾何數(shù)據(jù)和拓樸信息。例如，NIST官方 網(wǎng)站上公布的dxf2fds軟件能夠?qū)XF文件直接轉(zhuǎn)換為FDS輸入所需要的 軸向塊，但是它對(duì)圖紙中的實(shí)體要求非常嚴(yán)格，只能將3DFACE實(shí)體轉(zhuǎn)換 成期望的結(jié)果，并且dxf2fds不能應(yīng)用于FDS目前最新推出的5.0版本。 另外，PyroSim提供了基于軸向塊的特殊建模方法，能在建模階段就給出 實(shí)體的軸向塊表示，但是這種方法在構(gòu)建復(fù)雜場(chǎng)景時(shí)是不現(xiàn)實(shí)的；基于AutoCAD專用物理建模器雖然在 一 定程度上減少了手工干預(yù)，但是大規(guī)模 場(chǎng)景中基于AutoCAD實(shí)體幾何求交的算法效率卻不高；弧形墻的切割方 法可以解決簡(jiǎn)單建筑場(chǎng)景中實(shí)體軸向切分問(wèn)題，但是該方法很難應(yīng)用于其 他不規(guī)則實(shí)體的切分中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的火災(zāi)模擬中的場(chǎng)景預(yù)處理方法對(duì)不規(guī)則 實(shí)體的軸向切分效果不佳的缺陷，從而提供一種通用性好、效率高的場(chǎng)景 預(yù)處理方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方 法，包括以下步驟
步驟l)、利用所述場(chǎng)景的三維模型定義分類語(yǔ)義；
步驟2)、對(duì)所述場(chǎng)景三維模型中的各個(gè)實(shí)體按照步驟1)所定義的分
類語(yǔ)義進(jìn)行分類，所述實(shí)體包括幾何信息、物理信息以及語(yǔ)義信息；然后
在所分得的各個(gè)類中選擇樣本實(shí)體或樣本邏輯實(shí)體，所述樣本邏輯實(shí)體包 括樣本實(shí)體；
步驟3)、對(duì)所述樣本實(shí)體按背景網(wǎng)格的坐標(biāo)方向進(jìn)行軸向切割，得到 所述樣本實(shí)體的軸向塊集合，并去除所述軸向塊集合中不屬于樣本實(shí)體的 軸向塊；
步驟4)、根據(jù)所述樣本實(shí)體的軸向塊集合，為所述樣本實(shí)體所在類中 的包括邏輯樣本實(shí)體和非樣本實(shí)體的其他實(shí)體計(jì)算軸向塊集合。
上述技術(shù)方案中，在所述的步驟2)后還包括對(duì)所述場(chǎng)景三維模型中 的所述樣本實(shí)體按照所述背景網(wǎng)格的網(wǎng)格大小進(jìn)行尺寸篩選的步驟，在該 步驟中對(duì)尺寸過(guò)小的樣本實(shí)體進(jìn)行尺寸修正或拋棄。
在上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)后還包括對(duì)由步驟3)所得到 的樣本實(shí)體的軸向塊集合進(jìn)行查洞操作，以及對(duì)存在空洞的軸向塊集合進(jìn)
行補(bǔ)洞操作的步驟。
在上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)中，還包括對(duì)所述樣本實(shí)體的 軸向塊集合中的軸向塊的縫合，通過(guò)所述縫合，將所述軸向塊集合中體積 較小的相鄰軸向塊合并成體積較大的軸向塊。
在上述技術(shù)方案中，還包括步驟5),在所述步驟5)中，將所得到的 所述場(chǎng)景的三維模型中的實(shí)體的軸向塊集合與所述背景網(wǎng)格對(duì)齊。在上述技術(shù)方案中，所述的分類語(yǔ)義包括分類語(yǔ)義集、分類基準(zhǔn)、 語(yǔ)義向量、邏輯實(shí)體、相似的概念；其中，
所述的分類語(yǔ)義集是特征分類集和幾何分類集的并集，所述的特征分 類集對(duì)應(yīng)實(shí)體在特征上的劃分，所述的幾何分類集對(duì)應(yīng)實(shí)體在幾何上的劃
分；
所述的分類基準(zhǔn)為分類語(yǔ)義集上的偏序集合，在所述分類基準(zhǔn)下，所 述分類語(yǔ)義集是鏈，鏈上的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)層， 一個(gè)分類基準(zhǔn)可以誘導(dǎo) 多個(gè)層；
所述語(yǔ)義向量中的每個(gè)分量是所述實(shí)體在分類基準(zhǔn)誘導(dǎo)的每個(gè)層上 的語(yǔ)義闡釋；
所述邏輯實(shí)體為所有滿足語(yǔ)義向量前若干個(gè)分量對(duì)應(yīng)相等的實(shí)體的 集合；
所述相似為兩個(gè)實(shí)體具有相同的局部多邊形信息以及不同的平移變 換矩陣，其中，所述的局部多邊形信息與所述的平移變換矩陣為所述幾何
信息中的一部分。
在上述技術(shù)方案中，采用構(gòu)建完整語(yǔ)義樹(shù)的方法對(duì)所述場(chǎng)景三維模型 中的各個(gè)實(shí)體按照步驟1)所定義的分類語(yǔ)義進(jìn)行分類，并通過(guò)對(duì)所述完 整語(yǔ)義樹(shù)的約簡(jiǎn)實(shí)現(xiàn)所述的在所分得的各個(gè)類中選擇樣本實(shí)體。
在上述技術(shù)方案中，所述的構(gòu)建完整語(yǔ)義樹(shù)包括
步驟2-1-1 )、創(chuàng)建一個(gè)無(wú)語(yǔ)義信息的根結(jié)點(diǎn)；
步驟2-1-2)、遍歷所述場(chǎng)景三維模型中的所有實(shí)體，獲取所述實(shí)體的 語(yǔ)義向量；
步驟2-1-3)、根據(jù)所述語(yǔ)義向量的分量，在語(yǔ)義樹(shù)的相應(yīng)層上構(gòu)建結(jié)
占
J *、、 o
在上述技術(shù)方案中，所述的對(duì)所述完整語(yǔ)義樹(shù)的約筒包括
步驟2-2-1)、按層遍歷完整語(yǔ)義樹(shù)中的所有實(shí)結(jié)點(diǎn)，若當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的兄 弟結(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)體或者邏輯實(shí)體是相似的，則保留一個(gè)兄弟結(jié)點(diǎn)為實(shí)結(jié) 點(diǎn)，將其余兄弟結(jié)點(diǎn)設(shè)為虛結(jié)點(diǎn)；
步驟2-2-2)、刪除所述虛結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的子樹(shù)，計(jì)算所述虛結(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)實(shí) 結(jié)點(diǎn)間的平移矩陣，并存儲(chǔ)在所述虛結(jié)點(diǎn)中。
在上述技術(shù)方案中，所述的尺寸修正包括根據(jù)需要進(jìn)行刪除、縮放的 操作或者默認(rèn)處理；其中，所述的刪除操作包括刪除所述樣本實(shí)體；
所述的縮放操包括將當(dāng)前樣本實(shí)體在軸向上放大到背景網(wǎng)格的大小，
或者在最小軸向上壓縮至0，形成一個(gè)面。
所述的默認(rèn)處理包括當(dāng)所述樣本實(shí)體的包圍盒尺寸小于軸向網(wǎng)格尺 寸的一半時(shí)，將所述樣本實(shí)體壓縮成一個(gè)面，否則將拉伸到一個(gè)網(wǎng)格尺寸 的厚度。
在上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3)中，所述的軸向切割采用基于 深度圖的體素化算法。
在上述技術(shù)方案中，所述的查洞操作包括
計(jì)算由被切割樣本實(shí)體的軸向塊集合組成的實(shí)體的包圍盒，如果它內(nèi) 嵌在被切割樣本實(shí)體的包圍盒中，則所述樣本實(shí)體的切割結(jié)果存在空洞。 在上述技術(shù)方案中，所述的補(bǔ)洞操作包括
首先根據(jù)所述樣本實(shí)體的包圍盒位置及軸向塊位置確定邊界軸向塊； 然后沿邊界外法線方向按照所述背景網(wǎng)格的尺寸大小拓展一層體素； 最后分別在3個(gè)軸向上對(duì)切分尺寸迭代細(xì)分和切割，篩選拓展的體素。 在上述技術(shù)方案中，在所述的步驟4)中，所述的為所述樣本實(shí)體所
在類中的包括邏輯樣本實(shí)體和非樣本實(shí)體的其他實(shí)體計(jì)算軸向塊集合包
括
所述樣本邏輯實(shí)體的軸向塊集合為所述樣本邏輯實(shí)體內(nèi)部所有實(shí)體 的軸向塊集合的并；
所述非樣本實(shí)體的軸向塊集合為與其相似的樣本實(shí)體的軸向塊集合 在平移變換之后的值。
在上述技術(shù)方案中，所述的將所述場(chǎng)景的三維模型中的實(shí)體的軸向塊 集合與所述背景網(wǎng)格對(duì)齊包括
對(duì)于任意一個(gè)軸向塊的一個(gè)頂點(diǎn)，計(jì)算與該頂點(diǎn)距離最近的背景網(wǎng)格 的頂點(diǎn)，求出平移矩陣，根據(jù)所述平移矩陣對(duì)所述軸向塊作平移變換。
本發(fā)明還提供了一種火災(zāi)模擬方法，包括
采用所述的場(chǎng)景預(yù)處理方法進(jìn)行場(chǎng)景預(yù)處理；
對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的場(chǎng)景中的所有軸向塊進(jìn)行邊界條件的設(shè)置；
對(duì)火災(zāi)模型進(jìn)行計(jì)算。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、本發(fā)明的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法直接從3D場(chǎng)景模型出發(fā)，避開(kāi)由圖紙生成模型這一階段，因此本方法不再受限于具體的圖紙格 式，具有通用性。
2、本發(fā)明的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法結(jié)合了背景網(wǎng)格以及場(chǎng) 景的語(yǔ)義信息，對(duì)場(chǎng)景中的各個(gè)實(shí)體進(jìn)行分類，選擇類中的樣本實(shí)體實(shí)現(xiàn) 與實(shí)體相關(guān)的操作，然后將操作結(jié)果推廣到類中的其他實(shí)體，因此，本發(fā) 明的方法具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。
3 、本發(fā)明的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法在對(duì)實(shí)體進(jìn)行軸向切割 的過(guò)程中采用了縫補(bǔ)、查洞、補(bǔ)洞等操作，使得對(duì)不規(guī)則實(shí)體的軸向切割 效果較佳。
4、本發(fā)明不僅在面向公共安全領(lǐng)域火災(zāi)模擬中具有重要的研究意義， 而且在游戲、影視娛樂(lè)等領(lǐng)域的火焰仿真中也具有廣闊的應(yīng)用前景。


以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖1為本發(fā)明中所涉及的場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)的示意圖2為本發(fā)明中所涉及的場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)的結(jié)點(diǎn)單元的基本結(jié)構(gòu)圖3為在一個(gè)實(shí)施例中所創(chuàng)建的場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)在約簡(jiǎn)前后的示意圖4為本發(fā)明的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。 在一個(gè)實(shí)施例中，以一個(gè)寫(xiě)字樓為例，對(duì)其進(jìn)行火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處 理過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理時(shí)需要由圖紙生成 模型，因而受限于具體的圖紙格式的問(wèn)題，本發(fā)明的方法以現(xiàn)有三維模型 軟件的結(jié)果作為處理對(duì)象，直接對(duì)由三維模型軟件產(chǎn)生的火災(zāi)模擬場(chǎng)景中 的各個(gè)物體進(jìn)行處理。以寫(xiě)字樓為例，通過(guò)三維模型軟件對(duì)寫(xiě)字樓進(jìn)行三
維建模后，可以得到寫(xiě)字樓內(nèi)的相應(yīng)物體，如門(mén)、窗、桌、椅、柱子等的 三維模型。這些物體的三維模型用一個(gè)三元組(幾何，物理，語(yǔ)義)表示， 其中的幾何信息記錄了相應(yīng)物體的多邊形集合(邊，頂點(diǎn))以及該物體的 局部坐標(biāo)相對(duì)于全局坐標(biāo)的變換矩陣；物理信息為相應(yīng)物體的物理屬性； 語(yǔ)義信息是記錄相應(yīng)物體的幾何信息和物理信息分類結(jié)果的語(yǔ)義向量。物理和語(yǔ)義信息可以通過(guò)對(duì)相應(yīng)物體命名的方式指定。用三維^^莫型表示的物 體在本發(fā)明中也可以^皮稱為實(shí)體，下面統(tǒng)一用實(shí)體進(jìn)4亍表示。
本發(fā)明所涉及的場(chǎng)景預(yù)處理所要得到的結(jié)果是場(chǎng)景中各個(gè)實(shí)體的軸 向塊集合，因此對(duì)于寫(xiě)字樓這一場(chǎng)景而言，還需要為該場(chǎng)景設(shè)定背景網(wǎng)格， 以對(duì)所述實(shí)體進(jìn)行位置標(biāo)定，并為實(shí)體的軸向塊集合的生成配備相應(yīng)的條 件。在本實(shí)施例中，所采用的背景網(wǎng)格可以是背景笛卡爾網(wǎng)格。
在得到為寫(xiě)字樓這一場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)處理所需要的所有條件后，就可以采 用本發(fā)明的方法進(jìn)行具體的場(chǎng)景預(yù)處理過(guò)程。在對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行預(yù)處理的過(guò)程
中，考慮到以下這樣一個(gè)事實(shí)在場(chǎng)景中通常存在相似的實(shí)體，例如，在 寫(xiě)字樓內(nèi)存在著多扇門(mén)，這些門(mén)中可能存在形狀、大小都相類似的門(mén)。如 果對(duì)這些相似的實(shí)體分別求取軸向塊集合，不僅會(huì)增加處理時(shí)間，而且也 沒(méi)有必要。因此，可以對(duì)相似的實(shí)體進(jìn)行分類，然后從每一個(gè)類中選擇其 中一個(gè)實(shí)體作為樣本求取軸向塊集合，所選擇的實(shí)體被稱為樣本實(shí)體，得
到樣本實(shí)體的軸向塊集合后，可以據(jù)此求取類中其他實(shí)體的軸向塊集合。 此外，對(duì)于寫(xiě)字樓這樣具有多個(gè)樓層的場(chǎng)景而言，不同樓層之間在結(jié)構(gòu)上 也可能存在相似性，因此，也存在著先求取一層場(chǎng)景中的實(shí)體的軸向塊集 合，然后再求取其他相似層場(chǎng)景中的實(shí)體的軸向塊集合的可能。
如上所述，為了提高場(chǎng)景預(yù)處理的效率，首先就要對(duì)場(chǎng)景中的各個(gè)實(shí) 體進(jìn)行分類，而在分類之前，必須有相應(yīng)的分類規(guī)則。在本發(fā)明中，對(duì)分 類規(guī)則的制定通過(guò)定義分類語(yǔ)義這一操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。定義分類語(yǔ)義具體的 說(shuō)，是要將實(shí)體根據(jù)物理特征和幾何特征劃定分類規(guī)則。分類語(yǔ)義的定義 結(jié)果由分類語(yǔ)義集、分類基準(zhǔn)、語(yǔ)義向量、邏輯實(shí)體、以及相似性組成， 其中的分類語(yǔ)義集給定了分類類別，而分類基準(zhǔn)則定義了按照這些類別對(duì) 場(chǎng)景進(jìn)行分類的先后順序；相似性則是后續(xù)操作中選擇樣本實(shí)體或樣本邏 輯實(shí)體的依據(jù)。
為了方便理解，下面結(jié)合具體的實(shí)例對(duì)這些概念分別進(jìn)行說(shuō)明。 分類語(yǔ)義集分類語(yǔ)義集為物理特征分類集和幾何特征分類集的并
集，它們分別對(duì)應(yīng)實(shí)體在物理特征(如樓號(hào)、樓層、功能區(qū)域等)和幾何
特征(多邊形集合、變換矩陣)上的劃分。
分類基準(zhǔn)分類基準(zhǔn)是分類語(yǔ)義集上的偏序集合。在分類基準(zhǔn)下，分
類語(yǔ)義集是鏈，鏈上的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)層， 一個(gè)分類基準(zhǔn)可以誘導(dǎo)多個(gè)
層。例如，在一個(gè)寫(xiě)字樓中，定義分類語(yǔ)義集為{樓號(hào)、樓層、功能區(qū)域},一個(gè)可行的分類基準(zhǔn)是依次按照樓號(hào)、樓層、功能區(qū)域?qū)?xiě)字樓進(jìn)行劃分。 由于樓號(hào)、樓層、功能區(qū)域在分類上存在序關(guān)系，可以看作一條鏈。按照 鏈的每個(gè)元素分類都會(huì)產(chǎn)生新一層的分類結(jié)果，所以分類基準(zhǔn)可以誘導(dǎo)多 個(gè)分類層，例如樓號(hào)分類就是其中的一層。
語(yǔ)義向量語(yǔ)義向量的每個(gè)分量是實(shí)體在分類基準(zhǔn)誘導(dǎo)的每個(gè)層上的 語(yǔ)義闡釋。例如，寫(xiě)字樓1號(hào)樓工作區(qū)域6層上的一個(gè)門(mén)，其語(yǔ)義向量可 以表示為(1,工作區(qū)，6,門(mén)，門(mén)x),其分量是對(duì)應(yīng)層的語(yǔ)義取值。
邏輯實(shí)體所有滿足語(yǔ)義向量前若干個(gè)分量對(duì)應(yīng)相等的實(shí)體集合稱為 邏輯實(shí)體，邏輯實(shí)體的大小就是集合的大小。例如，寫(xiě)字樓l號(hào)樓工作區(qū) 域6層上任一門(mén)的語(yǔ)義向量可以表示為(1,工作區(qū)，6，門(mén)，門(mén)i)，它們 前四個(gè)分量是相同的，這些門(mén)的集合可看作一個(gè)邏輯實(shí)體，可以解釋為6 層上的所有門(mén)，其大小為6層上門(mén)的個(gè)數(shù)。在從多個(gè)具有相似性的邏輯實(shí) 體中還選擇一個(gè)邏輯實(shí)體作為樣本，這一作為樣本的邏輯實(shí)體也被稱為樣 本邏輯實(shí)體。
相似如果兩個(gè)實(shí)體具有相同的局部多邊形信息以及不同的平移變換 矩陣，則稱它們是相似的；如果兩個(gè)邏輯實(shí)體大小相等，且邏輯實(shí)體集合 中所有對(duì)應(yīng)實(shí)體都是相似的，則稱邏輯實(shí)體相似。例如，如果寫(xiě)字樓中6 層上的兩個(gè)門(mén)的局部幾何信息是一致的，只存在平移變換，那么這兩個(gè)關(guān) 于門(mén)的實(shí)體之間是相似的。如果5層和6層所有的實(shí)體都對(duì)應(yīng)相似，那么 5層和6層的關(guān)于門(mén)的兩個(gè)邏輯實(shí)體之間是相似的。
在定義上述的分類語(yǔ)義后，就可以對(duì)場(chǎng)景中的各個(gè)實(shí)體進(jìn)行分類。在 計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體的分類可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，在本實(shí)施例中，采用建 立語(yǔ)義樹(shù)的方式實(shí)現(xiàn)分類，然后通過(guò)對(duì)語(yǔ)義樹(shù)的約簡(jiǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)分類中樣 本實(shí)體或樣本邏輯實(shí)體的提取。與場(chǎng)景相關(guān)的經(jīng)過(guò)約簡(jiǎn)的語(yǔ)義樹(shù)也被稱為 場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)，在圖1中給出了場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)的一個(gè)范例。從圖中可以看出， 場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)是一顆多叉樹(shù)，樹(shù)中的結(jié)點(diǎn)可以分為兩類， 一類是實(shí)結(jié)點(diǎn)，它 是在建立語(yǔ)義樹(shù)的時(shí)候創(chuàng)建的，實(shí)結(jié)點(diǎn)與具體3D模型相關(guān)聯(lián)；另外一類 是虛結(jié)點(diǎn)，它是與其兄弟實(shí)結(jié)點(diǎn)相似的實(shí)體或者邏輯實(shí)體，虛結(jié)點(diǎn)是在對(duì) 語(yǔ)義樹(shù)進(jìn)行約簡(jiǎn)的過(guò)程中得到的。場(chǎng)景定義樹(shù)中的所有內(nèi)部結(jié)點(diǎn)都是實(shí)結(jié) 點(diǎn)，而葉子結(jié)點(diǎn)則既有實(shí)葉子結(jié)點(diǎn)，又有虛葉子結(jié)點(diǎn)。所有關(guān)于實(shí)體的操 作都是對(duì)實(shí)葉子結(jié)點(diǎn)進(jìn)行的。在圖2中，還對(duì)場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)中結(jié)點(diǎn)單元的基 本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明，它包括類別、變換矩陣、實(shí)體指針、軸向塊個(gè)數(shù)、軸向塊指針、孩子指針、語(yǔ)義值等域。其中，類別表示結(jié)點(diǎn)的虛實(shí)；變換矩
陣存儲(chǔ)實(shí)體模型的變換，虛結(jié)點(diǎn)為平移矩陣，實(shí)結(jié)點(diǎn)為表征修正的縮放矩
陣；實(shí)體指針指向結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的3D模型；軸向塊個(gè)數(shù)為結(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)實(shí)體被切 割的軸向塊數(shù)目，軸向塊指針則指向該軸向塊集合。根據(jù)場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)的性 質(zhì)，只有實(shí)葉子結(jié)點(diǎn)的實(shí)體指針和軸向塊指針?lè)强?。由于?shí)體語(yǔ)義向量的
每個(gè)分量都代表分類信息，因此第一個(gè)分量未必相等，為了將整個(gè)場(chǎng)景表 示成一顆樹(shù)，還在場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)中增加了一個(gè)沒(méi)有語(yǔ)義信息的根結(jié)點(diǎn)。
在對(duì)場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)的結(jié)構(gòu)以及樹(shù)中結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明后，下面結(jié) 合寫(xiě)字樓的例子對(duì)一個(gè)場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)的生成過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。
在寫(xiě)字樓中，存在著各種各樣的實(shí)體，這些實(shí)體用前述的三元組(幾 何，物理，語(yǔ)義)表示。對(duì)這些實(shí)體進(jìn)行分類，可以通過(guò)為這些實(shí)體建立 完整的語(yǔ)義樹(shù)實(shí)現(xiàn)。在建立完整語(yǔ)義樹(shù)時(shí)，需要將實(shí)體的三元組中的信息 與前述的分類語(yǔ)義相集合。首先，要建立一個(gè)無(wú)語(yǔ)義信息的根結(jié)點(diǎn)；然后， 遍歷寫(xiě)字樓的3D場(chǎng)景中的所有實(shí)體并獲取它們的語(yǔ)義向量，根據(jù)語(yǔ)義向 量中的不同分量將對(duì)應(yīng)實(shí)體劃分為語(yǔ)義樹(shù)中不同層上的結(jié)點(diǎn)。例如，以第 i個(gè)實(shí)體的第j (j>=l)個(gè)分量的結(jié)點(diǎn)創(chuàng)建為例，當(dāng)前指針指向第i個(gè)實(shí)體 的第j-l個(gè)分量創(chuàng)建的結(jié)點(diǎn)(j-l時(shí)候?yàn)楦Y(jié)點(diǎn))，如果當(dāng)前指針?biāo)泻⒆咏Y(jié) 點(diǎn)的語(yǔ)義值都與第j個(gè)分量值不相等，那么創(chuàng)建一個(gè)新結(jié)點(diǎn)，其語(yǔ)義值為 j分量值，該結(jié)點(diǎn)位于樹(shù)的第j+l層，將當(dāng)前指針指向該結(jié)點(diǎn)；如果存在語(yǔ) 義值相同的孩子結(jié)點(diǎn)，則不創(chuàng)建新結(jié)點(diǎn)，當(dāng)前指針指向與該孩子結(jié)點(diǎn)。
在建立完整語(yǔ)義樹(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景中所有實(shí)體的分類后，還要從各個(gè)類 中選擇樣本實(shí)體或樣本邏輯實(shí)體。這一選擇過(guò)程反映在語(yǔ)義樹(shù)中就是要為 所得到的完整語(yǔ)義樹(shù)進(jìn)行約簡(jiǎn)。在約簡(jiǎn)過(guò)程中，按層遍歷完整語(yǔ)義樹(shù)中的 所有實(shí)結(jié)點(diǎn)，如果兄弟結(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)體或者邏輯實(shí)體是相似的，則保留 一個(gè)兄弟結(jié)點(diǎn)為實(shí)結(jié)點(diǎn)，其余設(shè)為虛結(jié)點(diǎn)，刪除這些虛結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的子樹(shù)， 計(jì)算它們對(duì)應(yīng)實(shí)結(jié)點(diǎn)的平移矩陣，并存儲(chǔ)在虛結(jié)點(diǎn)中。
例如，寫(xiě)字樓中有兩個(gè)實(shí)體的語(yǔ)義向量分別為(1,工作區(qū)，6,門(mén)， 門(mén)1), (1，工作區(qū)，6，門(mén)，門(mén)2)，為這兩個(gè)實(shí)體創(chuàng)建語(yǔ)義樹(shù)時(shí)，如圖3 (a)所示，在讀第一個(gè)向量時(shí)，由于分量1 (樓號(hào)1)沒(méi)有結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，因 此創(chuàng)建當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的孩子結(jié)點(diǎn)，其語(yǔ)義值為1,并將當(dāng)前結(jié)點(diǎn)指向新創(chuàng)建的 結(jié)點(diǎn)，然后創(chuàng)建下層的結(jié)點(diǎn)。在讀取門(mén)2的時(shí)候，由于樓號(hào)l有結(jié)點(diǎn)，此 時(shí)不需要重建，直接移動(dòng)當(dāng)前結(jié)點(diǎn)到樓號(hào)1結(jié)點(diǎn)即可，同樣，工作區(qū)、6、門(mén)都有對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)，而門(mén)2分量沒(méi)有對(duì)應(yīng)結(jié)點(diǎn)，因此需要?jiǎng)?chuàng)建新結(jié)點(diǎn)，其語(yǔ)
義值為門(mén)2。在得到完整語(yǔ)義樹(shù)后，就要對(duì)語(yǔ)義樹(shù)進(jìn)行約簡(jiǎn)。在圖3(a) 這一語(yǔ)義樹(shù)中，由于門(mén)2與門(mén)l屬于同一個(gè)類別，因此，可以選擇門(mén)l作 為樣本實(shí)體，則門(mén)2所對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)就成為了虛結(jié)點(diǎn)，需要表示門(mén)2的結(jié)點(diǎn) 由實(shí)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成虛結(jié)點(diǎn)。約簡(jiǎn)后的語(yǔ)義樹(shù)如圖3 (b)所示。
通過(guò)前一部分的說(shuō)明，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)場(chǎng)景中各個(gè)實(shí)體的分類以及在各 個(gè)類中選擇樣本實(shí)體或樣本邏輯實(shí)體。下面就要對(duì)樣本實(shí)體進(jìn)行軸向塊的 切割。需要說(shuō)明的是，由于樣本邏輯實(shí)體中包含了樣本實(shí)體，因此，完成 了對(duì)樣本邏輯實(shí)體中所有樣本實(shí)體的軸向切割操作也就是完成了對(duì)樣本 邏輯實(shí)體的操作。
對(duì)樣本實(shí)體進(jìn)行軸向切割采用了現(xiàn)有技術(shù)中基于深度圖的體素化算 法，根據(jù)該算法，首先以前述的背景笛卡爾網(wǎng)格尺寸為切分尺寸，計(jì)算三 個(gè)軸向的切分塊數(shù)，然后根據(jù)深度信息判斷所得到的每個(gè)軸向塊的是否真 正屬于實(shí)體模型。例如，在對(duì)寫(xiě)字樓中的一個(gè)弧形門(mén)進(jìn)行切割時(shí)，首先在 軸向方向按照背景網(wǎng)格尺寸大小對(duì)弧形門(mén)包圍盒劃出軸向塊；很明顯，這 些軸向塊，特別是弧形門(mén)邊緣處的軸向塊，只有部分是屬于弧形門(mén)的，利
述過(guò)程中所采用的基于深度圖的體素化算法屬于本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，因此 不再對(duì)其實(shí)現(xiàn)做詳細(xì)說(shuō)明。需要注意的是，在軸向切割中默認(rèn)場(chǎng)景中的各 個(gè)模型都是凸模型，對(duì)于非凸模型，在建模階段就要將其切割，形成多個(gè) 凸實(shí)體。
得到樣本實(shí)體的軸向塊集合后，就可以對(duì)樣本實(shí)體所在類中的其他實(shí) 體的軸向塊集合進(jìn)行計(jì)算。此處所述的其他實(shí)體包括樣本邏輯實(shí)體和非樣 本實(shí)體。在場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)中，要求取代表非樣本實(shí)體的虛葉子結(jié)點(diǎn)的軸向塊 集合，只要獲取其兄弟實(shí)葉子結(jié)點(diǎn)的軸向塊集合，并對(duì)其進(jìn)行平移變換， 就可以得到虛葉子結(jié)點(diǎn)的軸向塊集合。而對(duì)于代表樣本邏輯實(shí)體的場(chǎng)景語(yǔ) 義樹(shù)內(nèi)部的實(shí)結(jié)點(diǎn)，要求取它的軸向塊集合，則只需要收集所有孩子結(jié)點(diǎn) 的軸向塊信息，并對(duì)其做并集即可。例如，對(duì)于一個(gè)寫(xiě)字樓6層中的所有 門(mén)，在語(yǔ)義樹(shù)中只有樣本門(mén)是實(shí)葉子節(jié)點(diǎn)，我們可以對(duì)該樣本門(mén)的軸向塊 信息做平移變換就可以得到其他門(mén)的軸向塊。如果想獲取6層的軸向塊信 息，則需收集6層結(jié)點(diǎn)的孩子如門(mén)、柱、墻等的軸向塊。
利用上述操作，就可以快速、有效地得到場(chǎng)景中所有實(shí)體的軸向塊集合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的預(yù)處理。
在上述實(shí)施例中，給出了本發(fā)明的場(chǎng)景預(yù)處理方法的一個(gè)基本實(shí)現(xiàn)方 式，在其他實(shí)施例中，還可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。
例如，在一個(gè)實(shí)施例中，考慮到在火災(zāi)模擬的場(chǎng)景中，往往會(huì)存在一 些尺寸較小的實(shí)體， 一般來(lái)說(shuō)，它們對(duì)火災(zāi)模擬的結(jié)果影響不大，如寫(xiě)字 樓場(chǎng)景中墻上的壁畫(huà)等。但是也存在一些對(duì)火災(zāi)模擬結(jié)果具有重要的影響 小尺寸實(shí)體，如寫(xiě)字樓中的小尺寸排風(fēng)口等。 一旦背景網(wǎng)格劃分較為稀疏， 這些小尺寸的實(shí)體可能會(huì)被忽略掉，從而對(duì)火突模擬的結(jié)果造成影響。因 此，還可以在樣本實(shí)體進(jìn)行軸向切割前，首先對(duì)樣本實(shí)體進(jìn)行尺寸篩選和 修正。所述的尺寸篩選過(guò)程可以通過(guò)遍歷場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)，然后對(duì)語(yǔ)義樹(shù)中各 個(gè)實(shí)葉子結(jié)點(diǎn)進(jìn)行尺寸比對(duì)實(shí)現(xiàn)。而在修正過(guò)程中，則要對(duì)那些篩選得到
的實(shí)葉子結(jié)點(diǎn)按照用戶的需求進(jìn)行刪除、縮放的交互操作或者使用默認(rèn)處 理。其中的刪除操作是刪除場(chǎng)景語(yǔ)義樹(shù)中實(shí)體對(duì)應(yīng)的結(jié)點(diǎn)，可能導(dǎo)致只有
虛結(jié)點(diǎn)的子樹(shù)也要?jiǎng)h除；縮放操作是將當(dāng)前實(shí)體在軸向上放大到背景網(wǎng)格 大小，或者在最小軸向上壓縮至0,形成一個(gè)面；默認(rèn)處理則是當(dāng)實(shí)體包 圍盒尺寸小于該軸向網(wǎng)格尺寸的一半時(shí)，"te它壓縮成一個(gè)面，否則將4i伸 到一個(gè)網(wǎng)格尺寸的厚度。上述刪除、縮放操作的實(shí)現(xiàn)可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)， 在本發(fā)明中不再重復(fù)說(shuō)明。
在又一個(gè)實(shí)施例中，考慮到場(chǎng)景中的實(shí)體可能并非都是規(guī)則實(shí)體，對(duì) 于不規(guī)則實(shí)體，如果僅僅采用上述實(shí)施例中的相應(yīng)步驟，則最終所得到的 實(shí)體的軸向切割效果可能不佳，進(jìn)而影響火災(zāi)模擬的最終效果。因此，還 可以在對(duì)樣本實(shí)體進(jìn)行軸向切割后，對(duì)樣本實(shí)體的切割結(jié)果進(jìn)行查洞和補(bǔ)
洞操作。以非規(guī)則實(shí)體中的凸實(shí)體而言，軸向切割中所采用的基于深度圖 的體素化算法會(huì)將一些屬于實(shí)體但是卻小于半個(gè)網(wǎng)格尺寸的部分拋棄掉。
例如，寫(xiě)字樓內(nèi)兩個(gè)垂直相交的墻，如果拋棄的部分位于它們的交界處， 就會(huì)產(chǎn)生空洞，嚴(yán)重影響火災(zāi)模擬的結(jié)果。因此需要對(duì)上述切割和縫合的 結(jié)果進(jìn)行查洞和補(bǔ)洞操作。
在進(jìn)行查洞操作時(shí)，計(jì)算由被切割實(shí)體的軸向塊集合組成的實(shí)體的包 圍盒，如果它內(nèi)嵌在被切割實(shí)體包圍盒中，說(shuō)明切割結(jié)果存在空洞。在補(bǔ) 洞時(shí)，如果軸向塊集合包圍盒不為0，則根據(jù)該包圍盒位置及軸向塊位置 確定邊界軸向塊，并沿邊界外法線方向按照背景網(wǎng)格的尺寸大小拓展一層 體素。然后分別在3個(gè)軸向上對(duì)切分尺寸迭代細(xì)分和切割，篩選拓展的體素。以X軸負(fù)方向?yàn)槔?，如果bi^-bx，則bi軸向塊為邊界軸向塊，然后 向法向(-l，0,0)方向拓展一個(gè)體素，再通過(guò)細(xì)分判斷該體素的去留。這樣， 補(bǔ)洞的結(jié)果是將被拋棄的部分重新被選入軸向塊集合，雖然得到的結(jié)果會(huì) 大于原來(lái)的實(shí)體，但是對(duì)于火災(zāi)模擬的結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生大的影響。
在又一個(gè)實(shí)施例中，考慮到對(duì)樣本實(shí)體進(jìn)行軸向切割后，所得到的軸 向切割塊過(guò)多，會(huì)占據(jù)較大的存儲(chǔ)空間，且不利于切割結(jié)果的重復(fù)利用。 因此，在對(duì)樣本實(shí)體進(jìn)行軸向切割后，還可以對(duì)樣本實(shí)體的軸向切割結(jié)果 做縫合操作。在縫合過(guò)程中，將離散的軸向小塊沿三個(gè)軸向進(jìn)行縫合。在 一個(gè)軸向縫合時(shí)，只要兩個(gè)軸向塊在該方向上相鄰，并且在另外兩個(gè)軸向 上大小相等，就將他們合并。例如，組成上述弧形門(mén)的諸多小塊可以在x 軸向合并成更大的軸向塊，實(shí)現(xiàn)用較少的軸向塊表示實(shí)體的目的。
在另一個(gè)實(shí)施例中，還要將場(chǎng)景中所有實(shí)體的軸向塊集合與背景網(wǎng)格 對(duì)齊。例如，寫(xiě)字樓中的門(mén)的軸向塊大小是背景網(wǎng)格的整數(shù)倍，但是這些 軸向塊頂點(diǎn)并不一定和背景網(wǎng)格頂點(diǎn)重合，通過(guò)對(duì)齊操作將它們平移到背 景網(wǎng)格的最近頂點(diǎn)位置。
上述各個(gè)實(shí)施例中所描述的場(chǎng)景預(yù)處理方法可以通過(guò)組合使用，如在
圖4中就給出了將上述各個(gè)實(shí)施例中的所有步驟組合在一起所得到的最佳 實(shí)現(xiàn)方式的流程圖。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例所描述的方法得到整個(gè)場(chǎng)景所有實(shí)體 的軸向塊集合之后，抽取它們所隸屬實(shí)體的物理屬性，就可以將帶有物理 信息的軸向塊集合直接轉(zhuǎn)換為火災(zāi)模擬軟件包FDS的OBST屬性行，也可 以作為影視娛樂(lè)中火焰仿真虛擬環(huán)境的邊界輸入。為后續(xù)進(jìn)一步設(shè)置邊界 條件，從而進(jìn)行火災(zāi)模擬計(jì)算提供基礎(chǔ)。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而3一限制。 盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，包括以下步驟步驟1)、利用所述場(chǎng)景的三維模型定義分類語(yǔ)義；步驟2)、對(duì)所述場(chǎng)景三維模型中的各個(gè)實(shí)體按照步驟1)所定義的分類語(yǔ)義進(jìn)行分類，所述實(shí)體包括幾何信息、物理信息以及語(yǔ)義信息；然后在所分得的各個(gè)類中選擇樣本實(shí)體或樣本邏輯實(shí)體，所述樣本邏輯實(shí)體包括樣本實(shí)體；步驟3)、對(duì)所述樣本實(shí)體按背景網(wǎng)格的坐標(biāo)方向進(jìn)行軸向切割，得到所述樣本實(shí)體的軸向塊集合，并去除所述軸向塊集合中不屬于樣本實(shí)體的軸向塊；步驟4)、根據(jù)所述樣本實(shí)體的軸向塊集合，為所述樣本實(shí)體所在類中的包括樣本邏輯實(shí)體與非樣本實(shí)體的其他實(shí)體計(jì)算軸向塊集合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，在所述的步驟2)后還包括對(duì)所述場(chǎng)景三維模型中的所述樣本實(shí)體 按照所述背景網(wǎng)格的網(wǎng)格大小進(jìn)行尺寸篩選的步驟，在該步驟中對(duì)尺寸過(guò) 小的樣本實(shí)體進(jìn)行尺寸修正或拋棄。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其 特征在于，在所述的步驟3)后還包括對(duì)由步驟3)所得到的樣本實(shí)體的 軸向塊集合進(jìn)行查洞操作，以及對(duì)存在空洞的軸向塊集合進(jìn)行補(bǔ)洞操作的
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法， 其特征在于，在所述的步驟3)中，還包括對(duì)所述樣本實(shí)體的軸向塊集合 中的軸向塊的縫合，通過(guò)所述縫合，將所述軸向塊集合中體積較小的相鄰 軸向塊合并成體積較大的軸向塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理 方法，其特征在于，還包括步驟5)，在所述步驟5)中，將所得到的所述 場(chǎng)景的三維模型中的實(shí)體的軸向塊集合與所述背景網(wǎng)格對(duì)齊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù) 處理方法，其特征在于，在所述的步驟1)中，所述的分類語(yǔ)義包括分 類語(yǔ)義集、分類基準(zhǔn)、語(yǔ)義向量、邏輯實(shí)體、相似性；其中，所述的分類語(yǔ)義集是特征分類集和幾何分類集的并集，所述的特征分類集對(duì)應(yīng)實(shí)體在特征上的劃分，所述的幾何分類集對(duì)應(yīng)實(shí)體在幾何上的劃分；所述的分類基準(zhǔn)為分類語(yǔ)義集上的偏序集合，在所述分類基準(zhǔn)下，所 述分類語(yǔ)義集是鏈，鏈上的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)一個(gè)層， 一個(gè)分類基準(zhǔn)可以誘導(dǎo) 多個(gè)層；所述語(yǔ)義向量中的每個(gè)分量是所述實(shí)體在分類基準(zhǔn)誘導(dǎo)的每個(gè)層上 的語(yǔ)義闡釋；所述邏輯實(shí)體為所有滿足語(yǔ)義向量前若干個(gè)分量對(duì)應(yīng)相等的實(shí)體的 集合；所述相似性為兩個(gè)實(shí)體具有相同的局部多邊形信息以及不同的平移 變換矩陣，其中，所述的局部多邊形信息與所述的平移變換矩陣為所述幾 何信息中的一部分。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于火突模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，在所述的步驟2)中，采用構(gòu)建完整語(yǔ)義樹(shù)的方法對(duì)所述場(chǎng)景三維 模型中的各個(gè)實(shí)體按照步驟1)所定義的分類語(yǔ)義進(jìn)行分類，并通過(guò)對(duì)所 述完整語(yǔ)義樹(shù)的約簡(jiǎn)實(shí)現(xiàn)所述的在所分得的各個(gè)類中選擇樣本實(shí)體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，所述的構(gòu)建完整語(yǔ)義樹(shù)包括步驟2-1-1)、創(chuàng)建一個(gè)無(wú)語(yǔ)義信息的根結(jié)點(diǎn)；步驟2-1-2)、遍歷所述場(chǎng)景三維模型中的所有實(shí)體，獲取所述實(shí)體的 語(yǔ)義向量；步驟2-1-3)、根據(jù)所述語(yǔ)義向量的分量，在語(yǔ)義樹(shù)的相應(yīng)層上構(gòu)建結(jié)占,、、、o
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，所述的對(duì)所述完整語(yǔ)義樹(shù)的約筒包括步驟2-2-1)、按層遍歷完整語(yǔ)義樹(shù)中的所有實(shí)結(jié)點(diǎn)，若當(dāng)前結(jié)點(diǎn)的兄 弟結(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的實(shí)體或者邏輯實(shí)體是相似的，則保留 一個(gè)兄弟結(jié)點(diǎn)為實(shí)結(jié) 點(diǎn)，將其余兄弟結(jié)點(diǎn)設(shè)為虛結(jié)點(diǎn)；步驟2-2-2)、刪除所述虛結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的子樹(shù)，計(jì)算所述虛結(jié)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)實(shí) 結(jié)點(diǎn)間的平移矩陣，并存儲(chǔ)在所述虛結(jié)點(diǎn)中。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，所述的尺寸修正包括根據(jù)需要進(jìn)行刪除、縮放的操作或者默認(rèn)處理；其中，所述的刪除操作包括刪除所述樣本實(shí)體；所述的縮放操包括將當(dāng)前樣本實(shí)體在軸向上放大到背景網(wǎng)格的大小，或者在最小軸向上壓縮至0，形成一個(gè)面。所述的默認(rèn)處理包括當(dāng)所述樣本實(shí)體的包圍盒尺寸小于軸向網(wǎng)格尺 寸的一半時(shí)，將所述樣本實(shí)體壓縮成一個(gè)面，否則將拉伸到一個(gè)網(wǎng)格尺寸 的厚度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù) 處理方法，其特征在于，在所述的步驟3)中，所述的軸向切割采用基于 深度圖的體素化算法。
12、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，所述的查洞操作包括計(jì)算由被切割樣本實(shí)體的軸向塊集合組成的實(shí)體的包圍盒，如果它內(nèi) 嵌在被切割樣本實(shí)體的包圍盒中，則所述樣本實(shí)體的切割結(jié)果存在空洞。
13、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，所述的補(bǔ)洞操作包括首先根據(jù)所述樣本實(shí)體的包圍盒位置及軸向塊位置確定邊界軸向塊； 然后沿邊界外法線方向按照所述背景網(wǎng)格的尺寸大小拓展一層體素； 最后分別在3個(gè)軸向上對(duì)切分尺寸迭代細(xì)分和切割，篩選拓展的體素。
14、 根據(jù)權(quán)利要其1或2或3或4或5所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù) 處理方法，其特征在于，在所述的步驟4)中，所述的為所述樣本實(shí)體所 括:、' 所述樣本邏輯實(shí)體的軸向塊集合為所述樣本邏輯實(shí)體內(nèi)部所有實(shí)體 的軸向塊集合的并集；所述非樣本實(shí)體的軸向塊集合為與其相似的樣本實(shí)體的軸向塊集合 在平移變換之后的值。
15、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，其特征 在于，在所述的步驟5)中，所述的將所述場(chǎng)景的三維模型中的實(shí)體的軸 向塊集合與所述背景網(wǎng)格對(duì)齊包括對(duì)于任意一個(gè)軸向塊的一個(gè)頂點(diǎn)，計(jì)算與該頂點(diǎn)距離最近的背景網(wǎng)格 的頂點(diǎn)，求出平移矩陣，根據(jù)所述平移矩陣對(duì)所述軸向塊作平移變換。
16、 一種火突沖莫擬方法，包括采用權(quán)利要求l-15之一所述的場(chǎng)景預(yù)處理方法進(jìn)行場(chǎng)景預(yù)處理; 對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理的場(chǎng)景中的所有軸向塊進(jìn)行邊界條件的設(shè)置； 對(duì)火災(zāi)模型進(jìn)行計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于火災(zāi)模擬的場(chǎng)景預(yù)處理方法，在場(chǎng)景的三維模型及背景網(wǎng)格中計(jì)算場(chǎng)景中的實(shí)體的軸向塊集合；所述實(shí)體包括幾何信息、物理信息以及語(yǔ)義信息；包括以下步驟為場(chǎng)景的三維模型定義分類語(yǔ)義；對(duì)場(chǎng)景三維模型中的各個(gè)實(shí)體按照分類語(yǔ)義進(jìn)行分類，然后在所分得的各個(gè)類中選擇樣本實(shí)體或樣本邏輯實(shí)體，所述樣本邏輯實(shí)體包括樣本實(shí)體；對(duì)樣本實(shí)體按背景網(wǎng)格的坐標(biāo)方向進(jìn)行軸向切割，得到樣本實(shí)體的軸向塊集合，并去除軸向塊集合中不屬于樣本實(shí)體的軸向塊；根據(jù)樣本實(shí)體的軸向塊集合，為樣本實(shí)體所在類中的其他實(shí)體計(jì)算軸向塊集合。本發(fā)明具有通用性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T19/00GK101320487SQ20081011624
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者張桂娟, 朱登明, 王兆其, 邱顯杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所