一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法及系统，建立人群仿真数据库，包括建筑物及障碍物模型库、人物声音及环境声音采集库、真实人物资料库、人物模型库和人物属性库；从建筑物及障碍物模型库中选取建筑物和障碍物模型，并结合人物声音及环境声音采集库，构建虚拟现实场景；基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物，并置于虚拟现实场景中；按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，对虚拟人物进行仿真操作，并采集仿真操作中眼动追踪数据；将眼动追踪数据标注到建筑物模型表面，判断建筑物中安全标志安放的位置是否合理。本发明专利技术有助于提高人群在灾难来临等紧急情况下进行逃生和疏散的效率。

A virtual reality crowd simulation method and system based on eye tracking

The invention discloses a crowd simulation method and system based on eye tracking in virtual reality, and establishes a crowd simulation database, including building and obstacle model base, person voice and environmental sound collection base, real person database, person model base and character attribute base, and selects from building and obstacle model base. Buildings and obstacle models, combined with the collection database of human voice and environmental voice, are used to construct virtual reality scenes. Based on the database of real people, the database of human model and the database of human attributes, virtual characters with high simulation degree are constructed and placed in the virtual reality scenes. According to the rules of crowd escape or evacuation path in emergency situations, the virtual reality scenes are constructed. Drawing, the virtual characters are simulated, and eye tracking data are collected in the simulation operation. Eye tracking data are marked on the surface of the building model to determine whether the location of safety signs in the building is reasonable. The invention can improve the efficiency of evacuation and evacuation under emergency situations such as disaster.

【技术实现步骤摘要】
一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法及系统
本专利技术涉及人群仿真领域，特别涉及一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法及系统。
技术介绍
随着社会的发展，人类的进步，人口的数量也不断的增长，人们出行在各大公共场所的几率也越来越高，遭遇拥堵也是经常发生的事情，人多的地方就容易出现各种问题。现如今人们对人群仿真的需求越来越高，而且随着硬件水平的提高，大家对具有高仿真度，高真实性，高多样性的人群仿真的需求也越来越高。虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、多媒体技术等技术的结合，是一种新兴的数字化人机接口，虚拟现实技术经过虚拟现实元年的爆发，不断有新技术新设备的出现，快速的缩短了虚拟现实与我们大众的距离。虚拟现实技术不断渗透到各个领域，同样的在影视、游戏、教育、医疗等领域给人们带来逼真的体验和高效的学习工作效率。在进行人群仿真的时候，由于大多数人群仿真系统并不能对人群注意力进行模拟所以缺乏在人群仿真注意力方面的数据收集和研究。有些时候人群的注意力也起着重要的作用，但往往难以获得，特别是在紧急事故发生的时候。因此，如何在人群仿真中获得人群在整个仿真过程中注意力的数据，并对建筑物中安全出口标志等安全标志安装位置进行判断评估，仍是待解决的技术问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法及系统，通过眼动追踪技术获得人群在紧急情况下注意力和关注点数据，在人群注视点分布较密集的地方安放安全出口等安全标志，以达到更高效的给人安全指示的作用，可有助于提高人群在灾难来临等紧急情况下进行逃生和疏散的效率。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法，该方法包括以下步骤：建立人群仿真数据库，包括建筑物及障碍物模型库、人物声音及环境声音采集库、真实人物资料库、人物模型库和人物属性库；从建筑物及障碍物模型库中选取建筑物和障碍物模型，并结合人物声音及环境声音采集库，构建虚拟现实场景；基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物，并置于虚拟现实场景中；按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，对虚拟人物进行仿真操作，并采集仿真操作中眼动追踪数据；将眼动追踪数据标注到建筑物模型表面，判断建筑物中安全标志安放的位置是否合理。进一步的，所述建筑物及障碍物模型库包含大量的建筑物模型和障碍物模型；所述人物声音及环境声音采集库用于存储所采集的人物和环境声音，包括人物行走、跑步、说话产生的声音，以及人物所处场景下的环境音；所述真实人物资料库用于统计大量的现实世界中真实人物的各种信息，包括性别、年龄、身高、体重和身体健康状况；所述人物模型库包含各种形体差异的人物模型；所述人物属性库包含人物所具有的属性，包括移动速度、跌倒爬起到恢复正常行走的最短时间以及对真人进行动作捕捉的动作数据和对表情捕捉的表情数据。进一步的，所述基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物角色的步骤包括：接收测试用户输入的真实数据，从真实人物资料库选取与测试用户的真实数据相同的高仿真度人物资料构造具有高仿真度的虚拟人物角色；或者，从人物模型库中选择人物模型，从人物属性库中选择人物属性，将人物属性绑定到人物模型上，构造具有高仿真度的虚拟人物角色。进一步的，所述对虚拟人物进行仿真操作的步骤包括：测试用户通过虚拟现实设备进行虚拟现实场景，按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划控制虚拟人物进行仿真操作；或者，按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，采用寻路算法控制虚拟人物进行仿真操作；进一步的，所述眼动追踪数据包括眼动轨迹和热点图，眼动轨迹是眼睛移动的轨迹和关注的重点部位，热点图用于反映用户的注视和浏览情况。进一步的，所述判断建筑物中安全标志的安放位置是否合理的步骤包括：判断眼动追踪数据分布集中的地方是否为建筑物中安全标志的安放位置，如果建筑物中安全标志在眼动追踪数据分布集中的地方，则建筑物中安全标志的安放位置合理；如果建筑物中安全标志在眼动追踪数据分布不集中或没有眼动追踪数据的位置，则建筑物中安全标志的安放位置不合理；如果在眼动追踪数据分布集中的地方缺少安放安全标志，则建筑物中安全标志的安放位置不合理。进一步的，还包括采用自适应变异的粒子群优化算法对虚拟现实场景进行路径优化的步骤。进一步的，还包括采用基于surfel的实时渲染算法对虚拟现实场景进行渲染的步骤。一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真系统，该系统包括：人群仿真数据库建立模块，用于建立人群仿真数据库，所述人群仿真数据库包括建筑物及障碍物模型库、人物声音及环境声音采集库、真实人物资料库、人物模型库和人物属性库；虚拟现实场景构建模块，用于从建筑物及障碍物模型库中选取建筑物和障碍物模型，构建虚拟现实场景；虚拟人物角色构造模块，用于基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物，并置于虚拟现实场景中；仿真操作模块，用于按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，对虚拟人物进行仿真操作，并采集仿真操作中眼动追踪数据；评测模块，用于对眼动追踪数据进行处理和分析，并将眼动追踪数据标注到三维立体建筑物表面，判断虚拟现实场景中安全标志安放的位置是否合理。进一步的，所述仿真操作模块为具有眼动追踪功能的虚拟现实设备。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过眼动追踪技术获得人群在紧急情况下逃生或疏散的注意力和关注点数据，实现对建筑物中安全出口标志等安全标志安装位置判断评估，在人群注视点分布较密集的地方安放安全出口等安全标志，以达到更高效的给人安全指示的作用，可有助于提高人群在灾难来临等紧急情况下进行逃生和疏散的效率；(2)本专利技术通过人物模型和人物属性的组合，可以组合创造出多种不同的虚拟人物角色，并且有真实人物资料库可以直接使用真人映射，该映射包含真人各种属性，同时又通过真人控制，增加了人群仿真的人群多样性；(3)本法采用虚拟现实技术将真人带入该虚拟现实场景中，使人群仿真更有人的自然的表现，有较高的真实性；采用虚拟现实技术，使人身临其境，并能与周围的环境以及环境中的人和物进行相互作用和交互，因此有较高的交互性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法流程图；图2是基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真系统结构框图；图3为虚拟环境下某人甲在某场景A的注意力数据分部情况；图4为虚拟环境下某人乙在某场景B的注意力数据分部情况。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，在进行人群仿真的时候，由于大多数人群仿真系统并不能对人群注意力进行模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法，其特征是，包括以下步骤：建立人群仿真数据库，包括建筑物及障碍物模型库、人物声音及环境声音采集库、真实人物资料库、人物模型库和人物属性库；从建筑物及障碍物模型库中选取建筑物和障碍物模型，并结合人物声音及环境声音采集库，构建虚拟现实场景；基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物，并置于虚拟现实场景中；按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，对虚拟人物进行仿真操作，并采集仿真操作中眼动追踪数据；将眼动追踪数据标注到建筑物模型表面，判断建筑物中安全标志安放的位置是否合理。

【技术特征摘要】
1.一种基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法，其特征是，包括以下步骤：建立人群仿真数据库，包括建筑物及障碍物模型库、人物声音及环境声音采集库、真实人物资料库、人物模型库和人物属性库；从建筑物及障碍物模型库中选取建筑物和障碍物模型，并结合人物声音及环境声音采集库，构建虚拟现实场景；基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物，并置于虚拟现实场景中；按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，对虚拟人物进行仿真操作，并采集仿真操作中眼动追踪数据；将眼动追踪数据标注到建筑物模型表面，判断建筑物中安全标志安放的位置是否合理。2.根据权利要求1所述的基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法，其特征是，所述建筑物及障碍物模型库包含大量的建筑物模型和障碍物模型；所述人物声音及环境声音采集库用于存储所采集的人物和环境声音，包括人物行走、跑步、说话产生的声音，以及人物所处场景下的环境音；所述真实人物资料库用于统计大量的现实世界中真实人物的各种信息，包括性别、年龄、身高、体重和身体健康状况；所述人物模型库包含各种形体差异的人物模型；所述人物属性库包含人物所具有的属性，包括移动速度、跌倒爬起到恢复正常行走的最短时间以及对真人进行动作捕捉的动作数据和对表情捕捉的表情数据。3.根据权利要求1所述的基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法，其特征是，所述基于真实人物资料库、人物模型库和人物属性库，构造具有高仿真度的虚拟人物角色的步骤包括：接收测试用户输入的真实数据，从真实人物资料库选取与测试用户的真实数据相同的高仿真度人物资料构造具有高仿真度的虚拟人物角色；或者，从人物模型库中选择人物模型，从人物属性库中选择人物属性，将人物属性绑定到人物模型上，构造具有高仿真度的虚拟人物角色。4.根据权利要求1所述的基于眼动追踪的虚拟现实人群仿真方法，其特征是，所述对虚拟人物进行仿真操作的步骤包括：测试用户通过虚拟现实设备进行虚拟现实场景，按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划控制虚拟人物进行仿真操作；或者，按照紧急情况下人群逃生或疏散路径规划，采用寻路算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘弘，付强，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37