[发明专利]一种基于家居环境的静音区域的三角面片化方法

说明书

本发明公开了一种基于家居环境的静音区域的三角面片化方法，该方法首先根据室内环境参数建立空间模型，结合虚声源声学仿真算法，模拟声源在室内空间中的传播；通过虚声源法在居家环境中得到的声学仿真数据，可视化整个室内空间的三维声场；检测声场模拟数值中的静音点集，利用FCM算法对其进行聚类，将聚类结果通过delaunay剖分算法集成静音区域，分析静音点分布的变化。在本发明实例中，用delaunay三角剖分算法，可以实现室内静音点的三角面片化，清晰的可视化效果能够提升人们对室内声场分布的直观了解，满足智能家居系统中声场仿真可视化的应用需求。

技术领域

本发明涉及计算机图形学领域，具体涉及一种基于家居环境的静音区域的三角面片化方法。

背景技术

随着生活质量的不断提升，各种智能化产品和技术层出不穷，居家环境舒适性成为人们安居乐业的基本需求。居家声音舒适性研究作为数字家庭关键技术的重要组成部分，是传统居家生活向智能居家迈进的重要一步。通过对居家环境中的声场进行仿真与可视化，促进居家声音舒适性研究，不但可以仿真可视化整个居家环境的声场分布，同时也可以为其他数字家庭产品研究提供支持。

为了满足对室内声音舒适性的研究，引入Delaunay三角剖分算法集成相应的静音区。三角剖分问题可分为两种：一种是对指定区域的三角剖分，另一种是对给定点集的三角剖分。按剖分对象维数分，又可将三角剖分问题分为平面三角剖分，三维三角剖分和高维三角剖分。曲面点集的三角剖分的剖分对象是分布在曲面上的点集，且剖分结果为逼近曲面并与原曲面拓扑等价的三角分段线性曲面。目前散乱点集的三角剖分在平面区域已经取得了一定的成果，但在三维空间中很多算法的推广仍存在一些问题，因此进一步研究三维空间散乱点集的三角剖分十分重要。在各种三角剖分方法中，Delaunay三角剖分由于其具有良好的数学特征，剖分出来的三角形网格均匀的优化特性而得到了普遍的应用。虽然对于平面区域的三角剖分算法研究目前已经取得了一定的成果，但很多算法并不能直接推广至三维空间，所以三角剖分算法仍需进一步改进。

基于HVSI系统的研究和室内声学模拟，我们采用虚声源法和几何分析相结合的方式，在简化室内空间结构模型和边界条件下，考虑声波的直接传播、边界反射和空气衰减等因素，对室内声场进行仿真。并在室内声学仿真可视化研究中。通过对居家室内环境清晰直观的可视化展示和相应数值模拟和特征分析，助力于居家室内声学环境的研究及改善。

三维空间的数据可视化技术在计算机图形技术发展的影响下逐步在许多行业中，并且在现有的二维可视化技术基础之上逐步向三维可视化转变。Delaunay三角剖分是实现数据可视化的一种行之有效的方法和工具，三维空间Delaunay三角剖分理论在三角剖分技术由二维逐渐向三维甚至更高维推进的影响下，也得到了进一步的丰富和完善，并在医学，地理信息，气象预报，室友勘探，图形图像处理及工程可视化等多个领域发挥着举足轻重的作用。随着人们对系统的实时性与图像的逼真性要求越来越高，对于三维可视化技术的发展起到了相关的促进作用。现如今虽然以前的学者们在这方面已经做了很多的工作，但是真正适用于室内声场的静音区域可视化的算法并不是很多，目前难以在三维空间中把一个数据点集集成一个固定的面，并且在三维空间中点集存在视线遮挡，用人眼以点集密集程度分辨局部静音区存在一定的难度。因此，本发明在此领域上的研究是具有很高的理论价值和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种基于家居环境的静音区域的三角面片化方法，该方法通过将静音点存在区域进行三角剖分，集成静音面，实现局部静音区的直观表示，同时Delaunay三角网最接近于规则化，得到的三角面片最为稳定。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于家居环境的静音区域的三角面片化方法，具体包括如下步骤：

1)根据室内环境参数建立空间模型；

2)运用虚声源法模拟声源在室内空间中的传播；

3)可视化整个室内空间三维声场；