專(zhuān)利名稱(chēng)：基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及場(chǎng)景建模技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在室內(nèi)場(chǎng)景輔助設(shè)計(jì)和游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)領(lǐng)域，目前已有一些三維軟件可以進(jìn)行場(chǎng)景建模，以及對(duì)場(chǎng)景模型進(jìn)行編輯和管理。下面對(duì)與此相關(guān)的一些技術(shù)做簡(jiǎn)要介紹。(一 )層次化結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景圖
由于原始模型在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的紊亂和缺失，需要尋找一個(gè)有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織原始模型，以及表達(dá)整個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景。Maren andAli于1988年在圖像分割領(lǐng)域提出了HSS(Hierarchical Scene Structure,層次場(chǎng)景結(jié)構(gòu))來(lái)表達(dá)圖像分割塊之間的內(nèi)部關(guān)系，其主要用來(lái)解決圖像理解的問(wèn)題，并指出HSS中各結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系可以是分割塊邊界連續(xù)性、鄰接性、包圍性、幾何相似性、大小和方向等。層次化結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景圖(簡(jiǎn)稱(chēng)“層次化結(jié)構(gòu)圖”)是一種對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行建模的有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，圖結(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)代表場(chǎng)景中的物體，邊代表物體之間的某種關(guān)系。ST0FFEL等人設(shè)計(jì)的室內(nèi)場(chǎng)景導(dǎo)航系統(tǒng)有用到層次化結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景圖，以幫助人們?cè)诖笠?guī)模室內(nèi)場(chǎng)景中認(rèn)清方位。STRUG等人將層次化結(jié)構(gòu)用在CAD的建筑結(jié)構(gòu)平面圖的設(shè)計(jì)和分類(lèi)問(wèn)題上。除了有層次化結(jié)構(gòu)圖作為有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行表達(dá)，還需要有效的算法對(duì)圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行信息的提取和運(yùn)算。機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的Graph-Kernel方法是一種對(duì)層次化結(jié)構(gòu)圖各結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系進(jìn)行研究的方法。S. V. N Vishwanathan等人在“Graph Kernels” 一書(shū)中對(duì)Graph-Kernel方法進(jìn)行了詳盡的闡述。該書(shū)對(duì)不同的Graph-Kernel進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述和相關(guān)理論的證明，包括“隨機(jī)漫步核(random walk kernel) ”、“邊緣核(marginalizedkernel)，，、“有理核(rational kernel)，，、“R 卷積核(R-convolution kernel)，，等。Fisher等人結(jié)合了層次化結(jié)構(gòu)圖和graph-kernel方法來(lái)特征化場(chǎng)景中的結(jié)構(gòu)關(guān)系，用一種語(yǔ)義化的層次化結(jié)構(gòu)圖來(lái)表達(dá)整個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景，并且在此基礎(chǔ)上運(yùn)用基于核的方法來(lái)獲取場(chǎng)景圖之間的相似性。其工作是以場(chǎng)景圖中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都代表一個(gè)有意義的物體為前提，也即其工作在很大程度上依賴(lài)于一個(gè)具有好的語(yǔ)義分割的三維場(chǎng)景模型。當(dāng)然他們也認(rèn)識(shí)到目前公共三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)中室內(nèi)場(chǎng)景數(shù)據(jù)的種種缺陷，而且提出了一個(gè)粗糙、簡(jiǎn)單的預(yù)處理過(guò)程，該預(yù)處理僅僅考慮了結(jié)點(diǎn)幾何形狀和紋理特征，在原始三維數(shù)據(jù)上難以達(dá)到高質(zhì)量的語(yǔ)義上的分割效果。(二)圖割方法圖割方法是基于圖論中的最大流最小割理論的一種解決能量函數(shù)最小化問(wèn)題的最優(yōu)化算法，它廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的立體視覺(jué)匹配(stereo matching)、圖像重建(image restoration)、紋理合成(texture synthesis)等問(wèn)題中。圖割方法算法大致是對(duì)一個(gè)由三個(gè)能量項(xiàng)構(gòu)成的能量代價(jià)函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化的過(guò)程，這三個(gè)能量項(xiàng)分別為數(shù)據(jù)項(xiàng)(Data Cost，定義結(jié)點(diǎn)賦予某個(gè)label(即標(biāo)簽，下同)的代價(jià))，平滑項(xiàng)(Smooth Cost,定義相鄰結(jié)點(diǎn)間的屬于同一 label的代價(jià))和標(biāo)簽項(xiàng)(LabelCost，只是在多l(xiāng)abel的圖割方法中用到)。在圖像分割和立體視覺(jué)領(lǐng)域，圖割方法是區(qū)分前景和背景的有力工具。但是在三維圖形領(lǐng)域卻很少用到，BROffN等人設(shè)計(jì)的一種交互式網(wǎng)格和點(diǎn)集模型分割算法便是這些少量研究中的一種。它利用圖割方法來(lái)分割三維網(wǎng)格模型，用戶(hù)先粗略地在模型上畫(huà)線來(lái)決定包含部分和剔除部分作為分割的參考，然后通過(guò)圖割方法再迭代地對(duì)構(gòu)建的有權(quán)圖進(jìn)行分割，該方法還利用了層次化結(jié)構(gòu)加速來(lái)適應(yīng)大規(guī)模的網(wǎng)格模型，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的圖割方法只能適用于小的模型。圖割方法允許用戶(hù)自定義能量代價(jià)函數(shù)來(lái)適應(yīng)不同問(wèn)題的需求，并且能夠產(chǎn)生很好的分割效果，具備有效性、靈活性和廣泛性。現(xiàn)有技術(shù)中，利用計(jì)算機(jī)對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)采用的方案如下由于3D室內(nèi)場(chǎng)景物體中家具居多，所以家具的配置和布局問(wèn)題是室內(nèi)場(chǎng)景研究 的熱點(diǎn)問(wèn)題。YU等人開(kāi)發(fā)了一套能夠自動(dòng)合成室內(nèi)場(chǎng)景中合理的家具配置的系統(tǒng)，該方法首先提取一個(gè)層次化空間場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，然后用模擬退火算法對(duì)能量代價(jià)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。MERRELL等人開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于室內(nèi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的交互式家具布局系統(tǒng)，該方法將室內(nèi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)中的一些準(zhǔn)則融入其中，并設(shè)計(jì)了一套從一組建筑平面圖自動(dòng)生成建筑的布局的系統(tǒng)，這其實(shí)也是一種和家具布局相似的空間分配問(wèn)題，它是用一種基于概率圖模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)提取結(jié)點(diǎn)間的語(yǔ)義關(guān)系。以上對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景的研究均需要以室內(nèi)場(chǎng)景都是由有意義的物體組成的這一前提為基礎(chǔ)。現(xiàn)有技術(shù)中，在3D模型數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行3D模型搜索采用的方案如下目前網(wǎng)絡(luò)上的大規(guī)模3D模型數(shù)據(jù)庫(kù)使得用戶(hù)能夠越來(lái)越容易獲得想要的3D模型。為了適應(yīng)大規(guī)模3D模型數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展的需求，3D模型搜索技術(shù)顯得越來(lái)越重要?，F(xiàn)有的3D模型搜索方法有關(guān)鍵字搜索(keyword-based search)、基于形狀的搜索(shape-basedsearch)、基于草圖的搜索(sketch-based search)、組合式搜索(assembly-based search)以及上下文環(huán)境搜索(context-based search)等。由于關(guān)鍵字搜索、基于形狀的搜索和基于草圖的搜索要么只是用到文字方面的描述信息，要么只是關(guān)注于搜索模型自身的特征信息。組合式搜索是對(duì)于一個(gè)給定的3D模型(缺失其中某些組成部件)，運(yùn)用“貝葉斯網(wǎng)絡(luò)”概率圖模型的方法來(lái)代表部件間的關(guān)系，進(jìn)而搜索缺失的部件。上下文環(huán)境搜索是指用戶(hù)在場(chǎng)景中放置一個(gè)搜索盒子，算法通過(guò)比較物體的形狀特征、標(biāo)簽信息和空間關(guān)系等，用一個(gè)權(quán)值來(lái)描述待匹配模型和場(chǎng)景中的其他模型間的匹配程度，然后以匹配程度從大到小的順序向用戶(hù)展示搜索結(jié)果。以上的3D模型搜索方法仍然以室內(nèi)場(chǎng)景都是由有意義的物體組成這一前提為基礎(chǔ)。綜上，由于現(xiàn)有的三維室內(nèi)場(chǎng)景的模型庫(kù)(如Google 3D Warehouse)中的原始模型并不是像人們期望的那樣經(jīng)過(guò)了合理的語(yǔ)義分割，而是存在大量的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤和缺失。所以上述現(xiàn)有技術(shù)方案對(duì)于目前并不理想的3D室內(nèi)原始模型來(lái)說(shuō)仍具有很大的局限性。此外，現(xiàn)有的一些三維軟件如3DS MAX和Google Sketchup可以對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行編輯和管理，但是僅停留在幾何模型層面，并沒(méi)有加入對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景的高層次理解。目前雖然有一些技術(shù)和研究有針對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景的高層次理解，如基于室內(nèi)場(chǎng)景上下文環(huán)境的三維模型搜索、各種家具配置和布局系統(tǒng)，但其也都是基于手工分割結(jié)果良好的室內(nèi)模型而做的高層次理解工作，并沒(méi)有提出一個(gè)比較統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)來(lái)規(guī)劃室內(nèi)場(chǎng)景，而只是對(duì)某一特定功能具有強(qiáng)針對(duì)性，并不具有普適性，也很難擴(kuò)展到其他的功能上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)需要以場(chǎng)景都是由有意義的物體組成的這一前提為基礎(chǔ)進(jìn)行、且沒(méi)有加入對(duì)場(chǎng)景的高層次理解的問(wèn)題。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法，所述方法包括如下步·驟建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)；建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化所述層次化結(jié)構(gòu)；在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性。優(yōu)選地，所述建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)的步驟具體包括將所述場(chǎng)景抽象成層次化的樹(shù)結(jié)構(gòu)；將所述場(chǎng)景中待分割的部分抽象成圖結(jié)構(gòu)；利用圖割方法對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行語(yǔ)義層次上的分割。優(yōu)選地，所述建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)的步驟具體包括在所述場(chǎng)景中檢測(cè)出各個(gè)支持物體；根據(jù)連接關(guān)系將所述場(chǎng)景分成各個(gè)團(tuán)簇，所述團(tuán)簇由各個(gè)支持物體的被支持物體組成；將每個(gè)團(tuán)簇抽象成一個(gè)圖結(jié)構(gòu)；對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)自頂向下迭代地運(yùn)用圖割方法進(jìn)行細(xì)化分割。優(yōu)選地，所述利用圖割方法對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行語(yǔ)義層次上的分割的步驟以及對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)自頂向下迭代地運(yùn)用圖割方法進(jìn)行細(xì)化分割的步驟具體為以場(chǎng)景中存在的支持關(guān)系為準(zhǔn)則進(jìn)行分割，每次分割結(jié)果為一個(gè)支持物體和至少一個(gè)被支持物體。優(yōu)選地，所述方法還包括如下步驟與用戶(hù)交互，根據(jù)用戶(hù)操作更改分割結(jié)果。優(yōu)選地，所述建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化所述層次化結(jié)構(gòu)的步驟具體包括根據(jù)含有支持關(guān)系的所述層次化結(jié)構(gòu)，將場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的所有結(jié)點(diǎn)鏈接出由支持到被支持的運(yùn)動(dòng)鏈；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)鏈將所述層次化結(jié)構(gòu)統(tǒng)一化，得到分割一致的層次化結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述將場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的所有結(jié)點(diǎn)鏈接出由支持到被支持的運(yùn)動(dòng)鏈的步驟具體為尋找場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的與其有直接支持關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)，將目標(biāo)結(jié)點(diǎn)和源結(jié)點(diǎn)鏈接成運(yùn)動(dòng)鏈。優(yōu)選地，所述尋找場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的與其有直接支持關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)的步驟具體包括尋找與所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的被支持結(jié)點(diǎn)；尋找在所述被支持結(jié)點(diǎn)所在的層中的支持關(guān)系下的支持結(jié)點(diǎn)；在所述支持結(jié)點(diǎn)下的結(jié)點(diǎn)中，尋找與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)有直接連接關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)；若尋找與所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的被支持結(jié)點(diǎn)失敗，則所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)在所述層次化結(jié)構(gòu)中始終作為支持物體，所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)為所述運(yùn)動(dòng)鏈的根結(jié)點(diǎn)。優(yōu)選地，所述在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性的步驟具體包括在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的軟約束，所述軟約束是指物體只能在其支持物體的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不能脫離其支持物體；在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的硬約束，所述硬約束是指通過(guò)比較同類(lèi)物體之間的姿態(tài)性的不同，得到物體的剛性運(yùn)動(dòng)約束。優(yōu)選地，所述在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的軟約束的步驟具體包括選擇物體；尋找所述物體的支持物體；顯示所述物體的支持物體的范圍以說(shuō)明該物體的軟約束；在移動(dòng)所述物體的時(shí)候檢測(cè)物體是否超過(guò)所述范圍，如果超過(guò)則不給予所述物體移動(dòng)的權(quán)限。 優(yōu)選地，所述尋找所述物體的支持物體的步驟具體包括對(duì)于被支持的結(jié)點(diǎn)，將同一層上的支持結(jié)點(diǎn)作為其支持物體；對(duì)于支持結(jié)點(diǎn)，首先在上層尋找離所述支持結(jié)點(diǎn)最近的被支持結(jié)點(diǎn)，再尋找與所述被支持結(jié)點(diǎn)處于同一層上的支持結(jié)點(diǎn)作為其支持物體。優(yōu)選地，所述在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的硬約束的步驟具體為尋找所述層次化結(jié)構(gòu)中的重復(fù)結(jié)點(diǎn)，將所述重復(fù)結(jié)點(diǎn)的支持結(jié)點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下對(duì)齊，在所述同一坐標(biāo)系下計(jì)算描述重復(fù)結(jié)點(diǎn)以及其支持結(jié)點(diǎn)姿態(tài)差異的參量。優(yōu)選地，所述物體的剛性運(yùn)動(dòng)約束包括平移量和旋轉(zhuǎn)角大小。本發(fā)明通過(guò)自動(dòng)構(gòu)建統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行規(guī)劃和管理，不僅能夠容忍原始模型上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤和缺失，而且省去了對(duì)模型進(jìn)行重組的人力；在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)中引入場(chǎng)景中普遍存在的支持關(guān)系，在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)和普遍的支持關(guān)系基礎(chǔ)之上，自動(dòng)分析和提取場(chǎng)景中物體的運(yùn)動(dòng)信息，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行高層次理解。


圖I為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法流程圖；圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中建立運(yùn)動(dòng)鏈的不意圖；圖3為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中辦公轉(zhuǎn)椅模型的運(yùn)動(dòng)鏈建立不意圖；圖4為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的室內(nèi)場(chǎng)景中物體硬約束的提取示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)；建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化層次化結(jié)構(gòu)； 在統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)自動(dòng)構(gòu)建統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行規(guī)劃和管理，不僅能夠容忍原始模型上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤和缺失，而且省去了對(duì)模型進(jìn)行重組的人力；在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)中引入場(chǎng)景中普遍存在的支持關(guān)系，在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)和普遍的支持關(guān)系基礎(chǔ)之上，對(duì)場(chǎng)景的各種物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性分析和提取，這些運(yùn)動(dòng)性不僅自身是對(duì)場(chǎng)景的高層次理解，而且還可以推廣到其他功能性上。請(qǐng)參閱圖I所示，為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法流程圖。該方法包括下述步驟步驟SI :建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，可通過(guò)如下方法建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)將場(chǎng)景抽象成層次化的樹(shù)結(jié)構(gòu)；將場(chǎng)景中待分割的部分抽象成圖結(jié)構(gòu)；利用圖割方法對(duì)圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行語(yǔ)義層次上的分割。因此，整個(gè)場(chǎng)景圖從上至下是一個(gè)層層細(xì)化的層次化結(jié)構(gòu)，根結(jié)點(diǎn)代表整個(gè)場(chǎng)景，從跟結(jié)點(diǎn)往下逐步細(xì)分。具體地，可先在場(chǎng)景中檢測(cè)出各個(gè)支持物體；根據(jù)連接關(guān)系將場(chǎng)景分成各個(gè)團(tuán)簇，團(tuán)簇由各個(gè)支持物體的被支持物體組成；將每個(gè)團(tuán)簇抽象成一個(gè)圖結(jié)構(gòu)；對(duì)圖結(jié)構(gòu)自頂向下迭代地運(yùn)用圖割方法進(jìn)行細(xì)化分割。在進(jìn)行分割時(shí)，以場(chǎng)景中存在的支持關(guān)系為準(zhǔn)則進(jìn)行分割，每次分割結(jié)果為一個(gè)支持物體和至少一個(gè)被支持物體。由于室內(nèi)場(chǎng)景的復(fù)雜性和不確定性，預(yù)期分割結(jié)果可能并不準(zhǔn)確，因此需要與用戶(hù)交互，根據(jù)用戶(hù)操作更改分割結(jié)果，來(lái)確保每次分割的準(zhǔn)確性。步驟S2 :建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化層次化結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，可通過(guò)如下方法建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化層次化結(jié)構(gòu)根據(jù)含有支持關(guān)系的層次化結(jié)構(gòu)，將場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的所有結(jié)點(diǎn)鏈接出由支持到被支持的運(yùn)動(dòng)鏈；根據(jù)運(yùn)動(dòng)鏈將層次化結(jié)構(gòu)統(tǒng)一化，得到分割一致的層次化結(jié)構(gòu)。將場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的所有結(jié)點(diǎn)鏈接出由支持到被支持的運(yùn)動(dòng)鏈的具體方法為尋找場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的與其有直接支持關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)，將目標(biāo)結(jié)點(diǎn)和源結(jié)點(diǎn)鏈接成運(yùn)動(dòng)鏈。在尋找源結(jié)點(diǎn)時(shí)，首先尋找與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的被支持結(jié)點(diǎn)；尋找在被支持結(jié)點(diǎn)所在的層中的支持關(guān)系下的支持結(jié)點(diǎn)；在支持結(jié)點(diǎn)下的結(jié)點(diǎn)中，尋找與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)有直接連接關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)；若尋找與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的被支持結(jié)點(diǎn)失敗，則說(shuō)明目標(biāo)結(jié)點(diǎn)在層次化結(jié)構(gòu)中始終作為支持物體，為運(yùn)動(dòng)鏈的根結(jié)點(diǎn)。本步驟中，利用含有支持關(guān)系的層次化結(jié)構(gòu)，將室內(nèi)場(chǎng)景中最細(xì)節(jié)層次下的所有結(jié)點(diǎn)鏈接成一條由支持到被支持的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，然后利用該鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)重新將層次化結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一化，從而得到一致性的層次化結(jié)構(gòu)，有利于物體運(yùn)動(dòng)性的提取。
步驟S3 :在統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性。在本實(shí)施例中，物體的運(yùn)動(dòng)性包括軟約束和硬約束，軟約束是指物體只能在其支持物體的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不能脫離其支持物體；硬約束是指通過(guò)比較同類(lèi)物體之間的姿態(tài)性的不同，得到物體的剛性運(yùn)動(dòng)約束，如平移量和旋轉(zhuǎn)角大小。因此，需要在統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的軟約束和硬約束。具體地，提取軟約束的方法為選擇物體；尋找物體的支持物體；顯示物體的支持物體的范圍以說(shuō)明該物體的軟約束；在移動(dòng)物體的時(shí)候檢測(cè)物體是否超過(guò)范圍，如果超過(guò)則不給予物體移動(dòng)的權(quán)限。尋找物體的支持物體時(shí)，對(duì)于被支持的結(jié)點(diǎn)，將同一層上的支持結(jié)點(diǎn)作為其支持物體；對(duì)于支持結(jié)點(diǎn)，首先在上層尋找離支持結(jié)點(diǎn)最近的被支持結(jié)點(diǎn)，再尋找與被支持結(jié)點(diǎn)處于同一層上的支持結(jié)點(diǎn)作為其支持物體。提取硬約束的方法為尋找層次化結(jié)構(gòu)中的重復(fù)結(jié)點(diǎn)，將重復(fù)結(jié)點(diǎn)的支持結(jié)點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下對(duì)齊，在同一坐標(biāo)系下計(jì)算描述重復(fù)結(jié)點(diǎn)以及其支持結(jié)點(diǎn)姿態(tài)差異的參量。
·
下面以室內(nèi)場(chǎng)景為例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。(I)室內(nèi)場(chǎng)景層次化結(jié)構(gòu)的建立因?yàn)槭覂?nèi)場(chǎng)景里面所有的物體都被地板、墻和天花板所支持，因此在進(jìn)行場(chǎng)景圖像分析時(shí)，首先檢測(cè)出地板、墻和天花板，然后根據(jù)簡(jiǎn)單的連接關(guān)系將整個(gè)場(chǎng)景分成一個(gè)個(gè)的團(tuán)簇，這個(gè)過(guò)程為初分割(Rough Group)。分出的第一個(gè)支持關(guān)系(Support Relation)為地板、墻、天花板(支持物體)和各團(tuán)簇(被支持物體)。接下來(lái)將每個(gè)團(tuán)簇抽象成一個(gè)圖結(jié)構(gòu)，對(duì)這個(gè)圖結(jié)構(gòu)迭代地運(yùn)用圖割方法，可以不斷地細(xì)化切分，此時(shí)整個(gè)場(chǎng)景層次化結(jié)構(gòu)也就不斷的深入和細(xì)化，結(jié)點(diǎn)間的各種關(guān)系也因此而建立。圖割方法的過(guò)程實(shí)際上是求解能量函數(shù)￡= Σ%(/ρ) + /1Σ(I)的最
P色 PP,q^P
優(yōu)化問(wèn)題，其中Up(Ip)是將Ip賦予結(jié)點(diǎn)P的數(shù)據(jù)項(xiàng)(Data Cost)，Vp,q(lp，lq)是將結(jié)點(diǎn)P賦予lp、結(jié)點(diǎn)q賦予Itl的平滑項(xiàng)(Smooth Cost)。Ii e O, I, O代表支持標(biāo)簽(Support Label),I代表非支持標(biāo)簽(Non-Support Label)。λ用來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)項(xiàng)和平滑項(xiàng)之間的比重關(guān)系。一般的，如果一個(gè)物體(物體群)作為支持方而言，會(huì)有以下三個(gè)特征(i)更接近于它上一層的支持物體(物體群)；(ii)和較多的物體有連接關(guān)系；(iii)表面積較大。基于此，定義數(shù)據(jù)項(xiàng)如下^(1) = 0.4^) + 0.3-^ + 0.3^,⑵Up(O) = I-Up (I)其中，D(p)表示P結(jié)點(diǎn)到其上一層的支持方的最短距離，A(p)是結(jié)點(diǎn)P的包圍盒最大一個(gè)面的表面積，N(p)表示連接P結(jié)點(diǎn)的物體數(shù)量。平滑項(xiàng)是用來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)結(jié)點(diǎn)之間屬于同一個(gè)物體的可能性，定義平滑項(xiàng)如下^9(OJ) = FpJhO)= 0.45 (p, q) + 0.3G(p, ^) + 0.3 —j—,(3)
C(P)Vpjq(0,0) = Vpjq(Ll) = I-Vpjq(O, I).S (p，q)作為相似度的衡量定義了結(jié)點(diǎn)P和結(jié)點(diǎn)q的主軸長(zhǎng)度和材料，G(p，q)作為對(duì)齊度的衡量定義了結(jié)點(diǎn)P和結(jié)點(diǎn)q之間重疊的比例，c(p，q)作為連接度的衡量定義了連接結(jié)點(diǎn)P和結(jié)點(diǎn)q的物體數(shù)量。以自頂向下的迭代的方式不斷地對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行圖分割(graph-cut)，直到達(dá)到用戶(hù)期望的分割程度為止。當(dāng)然，室內(nèi)場(chǎng)景比較復(fù)雜，上面定義的有限的數(shù)據(jù)項(xiàng)和平滑項(xiàng)只能描述大部分室內(nèi)場(chǎng)景的模型情況，對(duì)于有的室內(nèi)場(chǎng)景，可能分割結(jié)果并不是用戶(hù)所期望的那樣語(yǔ)義層次上的分割，這時(shí)需要引入方便的用戶(hù)交互，隨時(shí)更改分割后的結(jié)果。由于支持關(guān)系在室內(nèi)場(chǎng)景中是普遍存在的，通過(guò)觀察支持物體和被支持物體的特性，從而將支持關(guān)系以數(shù)據(jù)項(xiàng)的形式引入到層次化結(jié)構(gòu)中。因此，能保證每一次分割結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生一個(gè)支持物體和至少一個(gè)被支持物體，這樣，支持關(guān)系貫穿在層次化結(jié)構(gòu)的每個(gè)細(xì)節(jié)層次中。這些支持關(guān)系以標(biāo)簽的形式對(duì)結(jié)點(diǎn)的屬性進(jìn)行標(biāo)識(shí)。(2)建立運(yùn)動(dòng)鏈并對(duì)層次化結(jié)構(gòu)統(tǒng)一化由于室內(nèi)場(chǎng)景實(shí)質(zhì)上是由各種原始的網(wǎng)格模型組合得到的，上面建立的層次化結(jié)構(gòu)是對(duì)這些網(wǎng)格模型進(jìn)行各細(xì)節(jié)層次上的分類(lèi)和管理。然而，各物體代表的模型間存在的支持關(guān)系實(shí)際上成為它們運(yùn)動(dòng)性的制約，比如杯子放在桌面上，它就不能脫離桌面懸浮在空中；再如用戶(hù)若對(duì)桌面進(jìn)行拉伸變形，那么桌面上的物體也必須被拉伸同樣的高度。因此，首先根據(jù)建立的含有支持關(guān)系的層次化結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)景中所有的原始網(wǎng)格模型用一條運(yùn)動(dòng)鏈鏈接起來(lái)。由于圖割方法進(jìn)行分割可能導(dǎo)致分割的不一致性，再利用這條運(yùn)動(dòng)鏈將原來(lái)的層次化結(jié)構(gòu)統(tǒng)一化，得到分割一致的層次化結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參閱圖2所示,為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中建立運(yùn)動(dòng)鏈的示意圖。圖2顯示了建立運(yùn)動(dòng)鏈的一個(gè)大致思路，即找到離目標(biāo)結(jié)點(diǎn)最近的被支持結(jié)點(diǎn)，沿這一層支持關(guān)系找到支持結(jié)點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的源結(jié)點(diǎn)。在建立運(yùn)動(dòng)鏈的過(guò)程中，遵循如下原則(a)建立運(yùn)動(dòng)鏈的對(duì)象是室內(nèi)場(chǎng)景中各個(gè)最原始的網(wǎng)格模型，對(duì)應(yīng)到層次化結(jié)構(gòu)中即為最底層的每個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)，需要找到另一個(gè)與它有直接支持關(guān)系的葉子結(jié)點(diǎn)，把它們鏈接成一條鏈，我們稱(chēng)這個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)為目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，稱(chēng)與它有直接支持關(guān)系的葉子結(jié)點(diǎn)為源結(jié)點(diǎn)。(b)由于被支持物體的運(yùn)動(dòng)性總是受到支持物體的約束，所以需要尋找離目標(biāo)結(jié)點(diǎn)最近的一個(gè)支持關(guān)系，然后在這個(gè)關(guān)系下去找到源結(jié)點(diǎn)。在前面第一步分割時(shí)對(duì)支持結(jié)點(diǎn)標(biāo)記為I，對(duì)被支持結(jié)點(diǎn)標(biāo)記為O。具體地,首先找到離目標(biāo)結(jié)點(diǎn)最近的一個(gè)標(biāo)記為O的結(jié)點(diǎn)，在該標(biāo)記為O的結(jié)點(diǎn)所在的這一層中存在一個(gè)支持關(guān)系，找到這個(gè)支持關(guān)系下標(biāo)記為I的結(jié)點(diǎn)，然后在該標(biāo)記為I的結(jié)點(diǎn)下的葉子結(jié)點(diǎn)中，尋找哪個(gè)結(jié)點(diǎn)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)有直接連接關(guān)系，那么這個(gè)結(jié)點(diǎn)就是源結(jié)點(diǎn)。(c)如果在尋找最近的標(biāo)記為O的結(jié)點(diǎn)過(guò)程中失敗了，說(shuō)明這個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)在整個(gè)層次化結(jié)構(gòu)中始終充當(dāng)支持物體的角色，那么該目標(biāo)結(jié)點(diǎn)即為該運(yùn)動(dòng)鏈的根結(jié)點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖3所示，為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例中辦公轉(zhuǎn)椅模型的運(yùn)動(dòng)鏈建立示意圖。圖3以一個(gè)復(fù)雜的辦公轉(zhuǎn)椅的模型為例，顯示了如何從利用圖割方法分割得到的層次化結(jié)構(gòu)中提取運(yùn)動(dòng)鏈的過(guò)程。圖3(a)中，將辦公轉(zhuǎn)椅分割成了層層細(xì)化的層次化結(jié)構(gòu)，其中部件1、2、3、4、5、8、9、10、12、14、16為被支持結(jié)點(diǎn)，6、7、11、13、15為支持結(jié)點(diǎn)。圖3(b)中，目標(biāo)結(jié)點(diǎn)為10,首先找到離目標(biāo)結(jié)點(diǎn)10最近的一個(gè)標(biāo)記為O的結(jié)點(diǎn)，也即為目標(biāo)結(jié)點(diǎn)10自身，在目標(biāo)結(jié)點(diǎn)10所在的層中找到支持關(guān)系下標(biāo)記為I的結(jié)點(diǎn)11-16，然后在結(jié)點(diǎn)11-16下的葉子結(jié)點(diǎn)中，找到與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)10有直接連接關(guān)系的結(jié)點(diǎn)16，那么結(jié)點(diǎn)16就是源結(jié)點(diǎn)。圖3(c)中，目標(biāo)結(jié)點(diǎn)為11,首先找到離目標(biāo)結(jié)點(diǎn)11最近的一個(gè)標(biāo)記為O的結(jié)點(diǎn)，也即為結(jié)點(diǎn)9-16，在結(jié)點(diǎn)9-16所在的層中找到支持關(guān)系下標(biāo)記為I的結(jié)點(diǎn)1-8，然后在結(jié)點(diǎn)1_8下的葉子結(jié)點(diǎn)中，找到與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)11有直接連接關(guān)系的結(jié)點(diǎn)8，那么結(jié)點(diǎn)8就是源結(jié)點(diǎn)。圖3(d)是通過(guò)上述提取運(yùn)動(dòng)鏈后將原來(lái)的層次化結(jié)構(gòu)統(tǒng)一化得到的分割一致的層次化結(jié)構(gòu)圖。(3)在統(tǒng)一化的層次結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性對(duì)于軟約束，前面已詳細(xì)描述其含義及提取方法，此處不再贅述。對(duì)于硬約束此處只考慮物體的剛性運(yùn)動(dòng)約束，即平移和旋轉(zhuǎn)。請(qǐng)參閱圖4所示，為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的室內(nèi)場(chǎng)景中物體硬約束的提取示意圖。如圖4(a)所示，對(duì)于平移約束的提取，假設(shè)有一組代表相同物體的結(jié)點(diǎn){Pi，...，PjI和它們對(duì)應(yīng)的支持結(jié)點(diǎn){如...，q」}，對(duì)于每個(gè)結(jié)點(diǎn)Pi,將其中心點(diǎn)G投影(利用向量點(diǎn)乘)到它對(duì)應(yīng)的支持結(jié)點(diǎn)qi的PCA (Principal component analysis,主元分析法)軸 上，檢查每一條PCA軸上的投影中心點(diǎn)，如果投影中心點(diǎn)能夠擬合為一條直線，那么就定義結(jié)點(diǎn)Pi可以沿弋方向進(jìn)行平移。如圖4(b)所示，對(duì)于旋轉(zhuǎn)約束的提取，同樣假設(shè)有一組代表相同物體的結(jié)點(diǎn)Ipi,.. · ,PjI和它們對(duì)應(yīng)的支持結(jié)點(diǎn){qi;. . ·，qj，對(duì)于每個(gè)結(jié)點(diǎn)Pi，將其PCA軸投影到結(jié)點(diǎn)Qi的PCA軸上從而得到投影向量V□ \,yPi □ yq,,zPi □ Zq)。以結(jié)點(diǎn)Cli的PCA原點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)原點(diǎn)，如果所有的向量Ivi,...，\}是在同一個(gè)平面上，那么定義旋轉(zhuǎn)軸為這個(gè)平面上的法線。本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是(I)現(xiàn)有的三維室內(nèi)場(chǎng)景的模型庫(kù)中的原始模型并不是像人們期望的那樣經(jīng)過(guò)了合理的語(yǔ)義分割，而是存在大量的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)設(shè)計(jì)合理的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)來(lái)規(guī)劃和管理室內(nèi)場(chǎng)景，對(duì)原始模型在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上進(jìn)行糾正，能夠容忍原始模型上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤和缺失，并且進(jìn)行合理的組織，采用層次化結(jié)構(gòu)來(lái)組織室內(nèi)場(chǎng)景，利用圖割算法將場(chǎng)景由粗到細(xì)層層分割，建立一個(gè)有層次化結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景樹(shù)，由于圖割算法本身是依據(jù)支持關(guān)系這個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景中普遍存在的拓?fù)潢P(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)的，所以在建立層次化結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也在層次化結(jié)構(gòu)中引入了支持關(guān)系，此外，將人們對(duì)于室內(nèi)場(chǎng)景的一些理解(譬如一些拓?fù)潢P(guān)系，基于觀察的規(guī)律準(zhǔn)則等)引入到圖割算法的各數(shù)據(jù)項(xiàng)和平滑項(xiàng)中，對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行層層遞進(jìn)式的分割，在做大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上調(diào)整圖割算法中的各項(xiàng)參數(shù)以達(dá)到對(duì)大部分室內(nèi)場(chǎng)景能夠進(jìn)行強(qiáng)魯棒性的分割，對(duì)于少數(shù)分割錯(cuò)誤也設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單易操作的用戶(hù)交互功能，允許用戶(hù)通過(guò)極少量的點(diǎn)選操作對(duì)分割不正確的模型進(jìn)行實(shí)時(shí)修改。而且，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景的原始數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)地進(jìn)行有意義的分割，省去了大量的人力對(duì)模型進(jìn)行重組。(2)靜態(tài)的室內(nèi)場(chǎng)景實(shí)際上隱藏著豐富的運(yùn)動(dòng)信息，本發(fā)明實(shí)施例在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)中引入了室內(nèi)場(chǎng)景中普遍存在的支持關(guān)系，在這個(gè)統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)和普遍的支持關(guān)系基礎(chǔ)之上，自動(dòng)地對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景的各種物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性分析和提取，其中包括指示出物體的運(yùn)動(dòng)范圍，以及在對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行編輯的時(shí)候能夠受到這些運(yùn)動(dòng)性的約束，這些運(yùn)動(dòng)性的信息都是基于室內(nèi)場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)來(lái)提取的，這些運(yùn)動(dòng)性不僅自身是對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景的高層次理解，而且還可以推廣到其他功能性上。本發(fā)明實(shí)施例能夠?qū)︻?lèi)似Google Warehouse這樣的大型公共三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)中的室內(nèi)場(chǎng)景進(jìn)行合理的自動(dòng)切割，并且能夠有效提取出室內(nèi)場(chǎng)景物體的運(yùn)動(dòng)性特征，可以應(yīng)用到一些專(zhuān)業(yè)室內(nèi)場(chǎng)景輔助設(shè)計(jì)軟件以及游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)軟件中。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)；建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化所述層次化結(jié)構(gòu)；在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)的步驟具體包括將所述場(chǎng)景抽象成層次化的樹(shù)結(jié)構(gòu)；將所述場(chǎng)景中待分割的部分抽象成圖結(jié)構(gòu)；利用圖割方法對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行語(yǔ)義層次上的分割。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)的步驟具體包括在所述場(chǎng)景中檢測(cè)出各個(gè)支持物體；根據(jù)連接關(guān)系將所述場(chǎng)景分成各個(gè)團(tuán)簇，所述團(tuán)簇由各個(gè)支持物體的被支持物體組成；將每個(gè)團(tuán)簇抽象成一個(gè)圖結(jié)構(gòu)；對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)自頂向下迭代地運(yùn)用圖割方法進(jìn)行細(xì)化分割。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述利用圖割方法對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)進(jìn)行語(yǔ)義層次上的分割的步驟以及對(duì)所述圖結(jié)構(gòu)自頂向下迭代地運(yùn)用圖割方法進(jìn)行細(xì)化分割的步驟具體為以場(chǎng)景中存在的支持關(guān)系為準(zhǔn)則進(jìn)行分割，每次分割結(jié)果為一個(gè)支持物體和至少一個(gè)被支持物體。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟與用戶(hù)交互，根據(jù)用戶(hù)操作更改分割結(jié)果。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化所述層次化結(jié)構(gòu)的步驟具體包括根據(jù)含有支持關(guān)系的所述層次化結(jié)構(gòu)，將場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的所有結(jié)點(diǎn)鏈接出由支持到被支持的運(yùn)動(dòng)鏈；根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)鏈將所述層次化結(jié)構(gòu)統(tǒng)一化，得到分割一致的層次化結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的所有結(jié)點(diǎn)鏈接出由支持到被支持的運(yùn)動(dòng)鏈的步驟具體為尋找場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的與其有直接支持關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)，將目標(biāo)結(jié)點(diǎn)和源結(jié)點(diǎn)鏈接成運(yùn)動(dòng)鏈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述尋找場(chǎng)景中的層次化結(jié)構(gòu)最底層的每個(gè)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的與其有直接支持關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)的步驟具體包括尋找與所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的被支持結(jié)點(diǎn)；尋找在所述被支持結(jié)點(diǎn)所在的層中的支持關(guān)系下的支持結(jié)點(diǎn)；在所述支持結(jié)點(diǎn)下的結(jié)點(diǎn)中，尋找與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)有直接連接關(guān)系的源結(jié)點(diǎn)；若尋找與所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)距離最近的被支持結(jié)點(diǎn)失敗，則所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)在所述層次化結(jié)構(gòu)中始終作為支持物體，所述目標(biāo)結(jié)點(diǎn)為所述運(yùn)動(dòng)鏈的根結(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性的步驟具體包括在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的軟約束，所述軟約束是指物體只能在其支持物體的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不能脫離其支持物體；在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的硬約束，所述硬約束是指通過(guò)比較同類(lèi)物體之間的姿態(tài)性的不同，得到物體的剛性運(yùn)動(dòng)約束。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的軟約束的步驟具體包括選擇物體；尋找所述物體的支持物體；顯示所述物體的支持物體的范圍以說(shuō)明該物體的軟約束；在移動(dòng)所述物體的時(shí)候檢測(cè)物體是否超過(guò)所述范圍，如果超過(guò)則不給予所述物體移動(dòng)的權(quán)限。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述尋找所述物體的支持物體的步驟具體包括對(duì)于被支持的結(jié)點(diǎn)，將同一層上的支持結(jié)點(diǎn)作為其支持物體；對(duì)于支持結(jié)點(diǎn)，首先在上層尋找離所述支持結(jié)點(diǎn)最近的被支持結(jié)點(diǎn)，再尋找與所述被支持結(jié)點(diǎn)處于同一層上的支持結(jié)點(diǎn)作為其支持物體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的硬約束的步驟具體為尋找所述層次化結(jié)構(gòu)中的重復(fù)結(jié)點(diǎn)，將所述重復(fù)結(jié)點(diǎn)的支持結(jié)點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下對(duì)齊，在所述同一坐標(biāo)系下計(jì)算描述重復(fù)結(jié)點(diǎn)以及其支持結(jié)點(diǎn)姿態(tài)差異的參量。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或12所述的方法，其特征在于，所述物體的剛性運(yùn)動(dòng)約束包括平移量和旋轉(zhuǎn)角大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及場(chǎng)景建模技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于層次化結(jié)構(gòu)的室內(nèi)場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)性分析與檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟建立場(chǎng)景的層次化結(jié)構(gòu)；建立結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)鏈，統(tǒng)一化所述層次化結(jié)構(gòu)；在所述統(tǒng)一化的層次化結(jié)構(gòu)上提取物體的運(yùn)動(dòng)性。本發(fā)明通過(guò)自動(dòng)構(gòu)建統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行規(guī)劃和管理，不僅能夠容忍原始模型上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤和缺失，而且省去了對(duì)模型進(jìn)行重組的人力；在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)中引入場(chǎng)景中普遍存在的支持關(guān)系，在統(tǒng)一的層次化結(jié)構(gòu)和普遍的支持關(guān)系基礎(chǔ)之上，自動(dòng)分析和提取場(chǎng)景中物體的運(yùn)動(dòng)信息，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行高層次理解。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102930536SQ20121039301
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者梁成, 張嘉培, 黃惠, 陳寶權(quán), 汪云海 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院