[发明专利]一种面向火灾的三维建筑模型动态可视化方法

摘要

本发明公开了一种面向火灾的三维建筑模型动态可视化方法，为模拟三维建筑模型纹理变化，采用基于分形噪声生成二维噪声纹理贴图后与三维建筑模型原纹理进行混合的方法；基于PhotoShop完成法线纹理的自动化生成并附加到三维建筑模型模拟裂缝；并可以对三维建筑模型进行破碎模拟。本发明可以较为全面的表现建筑结构在火灾中可能发生的多种变化，弥补现有方法效果单一、实时性难以满足的缺陷，从而为虚拟现实、视景仿真等领域提供一种提高真实感体验的方法和技术手段，同时使人们更直观的感受火灾危害，提高对火灾的防范意识。

主权项

1.一种面向火灾的三维建筑模型动态可视化方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1、采用分形噪声算法生成二维噪声纹理贴图T1，并利用式(1)对所述二维噪声纹理贴图T1与三维建筑模型的表面纹理贴图T2做纹理混合，得到变化后的三维建筑模型的表面纹理贴图T：T＝T1×x+(1‑x)×T2    (1)式(1)中，x为混合系数；步骤2、基于PhotoShop完成三维建筑模型的裂缝模拟：步骤2.1、在脚本语言中新建一个尺寸为W×H的空白矩形画布，并以所述空白矩形画布的任意一个顶点为原点O，与所述原点O相邻的两条边分别作为X轴和Y轴，从而建立坐标系XOY；步骤2.2、在所述坐标系XOY中，设置任意一个起始坐标点start(x1,y1)和终点坐标点end(x2,y2)；步骤2.3、在由所述起点始坐标点start(x1,y1)和终点坐标点end(x2,y2)两点所确定的直线两侧随机生成n个二维坐标，并对所述n个二维坐标按其X坐标进行升序排序，得到排序后的n个二维坐标并保存在数组LineArray[n]中；步骤2.4：将所述数组LineArray[n]中的每个二维坐标均初始化为PathPointInfo类类型；步骤2.5：将所述数组LineArray[n]初始化为SubPathInfo类类型，并作为函数pathItems.add()的参数传入，从而使得所述数组LineArray[n]中相邻的二维坐标点能表示为一段首尾相连的线段，进而得到以起点始坐标点start(x1,y1)为起点，以终点坐标点end(x2,y2)为终点，并以排序后的n个二维坐标为中间节点的折线段；步骤2.6：调用函数strokePath()绘制出所述折线段后使用函数charIDToTypeID(id)调用NormalMapFilter插件，从而得到所述折线段所对应的法线纹理，其中，id为插件索引编号；步骤2.7、将所述折线段所对应的法线纹理附加到所述三维建筑模型上，从而模拟出所述三维建筑模型的裂缝；步骤3、三维建筑模型的破碎模拟：步骤3.1、将所述三维建筑模型映射到二维平面上，从而得到矩形区域L；以所述矩形区域的任意一个顶点为原点o，与所述原点o相邻的两条边分别作为x轴和y轴，从而建立坐标系xoy；步骤3.2、利用式(2)所示的函数f或式(3)所示的函数f或式(4)所示的函数f生成m个种子点坐标：f＝R(b,t,m)       (2)式(2)中，R(·)为随机数函数，b和t为所述坐标系xoy中任意两个坐标点，并由所述坐标点b和t确定一个矩形框，所述矩形框即为m个种子点坐标的生成范围；式(3)中，L表示所述矩形区域，s为所述m个种子点坐标中任意两个相邻的种子点坐标的间隔值，λ为一个扰动项，取值范围为(0,s)；f＝d(pi,G)‑r      (4)式(4)中，G为所述矩形区域L内任意一点坐标，pi为第i个种子点坐标，d(pi,G)为两点间的欧式距离函数，r为常数，i＝1,2,3...m；步骤3.3、将所生成的m个种子点坐标作为扫描线算法的输入参数，利用所述扫描线算法将所述矩形区域划分为m个部分并记录每个部分的边界信息；步骤3.4、根据所述每个部分的边界信息对所述三维建筑模型进行三角网格化处理，生成m个碎块；步骤3.5、利用式(5)得到第i个碎块所受外力Fi：式(5)中，F为自定义的初始外力值大小，D(pi,G)为两点间的欧式距离平方函数；步骤3.6、对第i个碎块施加所述第i个碎块所受外力Fi，使第i个碎块在第i个碎块所受外力Fi下运动，从而模拟三维建筑模型中第i个碎块的破碎运动；由所述变化后的三维建筑模型的表面纹理贴图T、所述折线段所对应的法线纹理和所述三维建筑模型的破碎模拟构成所述三维建筑模型的动态可视化过程。