模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法及设备，包括：建立车辆挡风玻璃三维空间模型，将模型放入uv坐标系中并切割成多个等分的方格,每一个方格作为绘制水珠的坐标系；拟合噪声函数、拉升函数、运动曲线函数，为水珠计算X轴的拉升值以及y轴的运动值，计算水珠坐标及像素偏移值，计算拖尾水珠坐标及像素偏移值并叠加为一个像素偏移值；对原始图像进行偏移采样得到水珠滑落的图像，进行模糊算法处理得到模拟水汽效果图像；计算两个弧度距离场，并叠加为一个弧度距离场；将模拟水汽效果图像和原始图像经过弧度距离场混合，得到最终模拟效果图像。本发明专利技术大大提高了模拟真实感、易于快捷部署模拟且效果更好，效率更佳。效率更佳。效率更佳。

【技术实现步骤摘要】
模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法及设备


[0001]本专利技术涉及一种模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法及设备，属于汽车驾驶模拟的


技术介绍

[0002]汽车驾驶模拟器是一种能模拟汽车驾驶的仿真系统。目前的汽车驾驶模拟器是集三维实时动画、人工智能、数据通信、网络、多媒体、机械等多种技术为一体的仿真技术，主要用于准备参加驾培考试的学员培训；可以用于应急推演，降低应急推演投入成本，提高推演实训时间，从而保证了人们面对事故灾难时的应对技能，并且可以打破空间的限制方便的组织各地人员进行推演，这样的案例已有应用，必将是今后应急推演的一个趋势；还可用于对微观交通进行仿真、对汽车的控制特性进行研究等。汽车驾驶模拟器可方便地模拟各种道路环境、天气状况，分析汽车的技术性能指标，从而可以节省大量的自然资源，具有很高的经济价值。
[0003]其中，降雨天气对行车安全有很大影响，持续的降雨会严重影响驾驶员的视线以及车辆的制动距离，因降雨天气引起的交通事故时有发生；因此，汽车驾驶模拟器上模拟的降雨天气的驾驶环境显得尤为重要。
[0004]目前大多通过粒子效果制作雨滴效果，该技术存在以下缺点：(1)粒子多了对处理器的计算消耗比较大；(2)雨刮器刮动时雨滴消失比较生硬，缺乏真实效果；(3)无法产生雨滴滑落时的水痕效果以及雨刮器的刮痕效果；(4)无雨水生成的水汽模糊效果。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法及设备，以解决现有技术中模拟降雨天气时无法产生雨滴滑落时的水痕效果以及雨刮器的刮痕效果，以及无雨水生成的水汽模糊效果的问题。
[0006]本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0007]一种模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，包括如下步骤：
[0008]S1:建立车辆挡风玻璃三维空间模型；
[0009]S2:假设时间变化量为t，将建立的车辆挡风玻璃三维空间模型放入uv坐标系中，即模型坐标系uv(x,y)；计算车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标y轴的拉升值w；给模型坐标系uv(x,y)的y轴加一个随时间t累加的偏移值,让车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标向下运动；
[0010]S3:在模型uv坐标系中将车辆挡风玻璃三维空间模型切割成多个等分的方格，将切割好的每一个方格作为绘制水珠的坐标系gv，即水珠坐标系gv(x,y)；
[0011]S4:拟合噪声函数，计算每一个方格的随机噪声值n；拟合水珠坐标在x轴方向上随拉升值w变化的拉升函数f(w)并叠加随机噪声值n使水珠在x轴方向上拉升运动；拟合水珠坐标在y轴方向上随时间t积累的运动曲线函数f(t)使水珠在y轴方向上变速运动；通过水
珠坐标系gv(x,y)以及拉升函数f(w)拓展计算出拖尾水珠坐标系dv,即拖尾水珠坐标系dv(x,y)；根据拉升函数f(w)和运动曲线函数f(t)计算水珠在水珠坐标系gv下的坐标dropPos(x,y)并计算出水珠像素偏移值；根据拖尾水珠坐标系dv计算出拖尾水珠的坐标dropTrailPos(x,y)并计算拖尾水珠像素偏移值；合并水珠像素偏移值与拖尾水珠像素偏移值为一个像素偏移值col；
[0012]S5:假设输入一幅图像为输入的原始图像T2，利用S4步骤得到的像素偏移值col对原始图像T2进行偏移采样得到水珠滑落的图像，再对水珠滑落图像进行模糊算法处理得到模糊后的模拟水汽效果图像T1；
[0013]S6:计算模拟雨刮器刮动形态时的两个弧度距离场，并叠加计算出的两个弧度距离场为一个弧度距离场T3；
[0014]S7:将模拟水汽效果图像T1和原始图像T2通过弧度距离场T3进行混合，得到一个最终模拟效果图像。
[0015]进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S1中建立的车辆挡风玻璃三维空间模型是一个四边形模型。
[0016]进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S2中车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标系为左下角(0,0)、左上角(0,1)、右上角(1,1)、右下角(1,0)。
[0017]进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S2中车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标y轴的拉升值w＝uv.y*10，及uv坐标向下运动的公式为:uv.y+＝t*0.25。
[0018]进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S3中将车辆挡风玻璃三维空间模型切割成多个等分的方格，具体为：
[0019]S3
‑
1、将车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标系uv(x,y)的范围从0～1映射为0～10,映射公式:uv＝uv*10；
[0020]S3
‑
2、再通过frac(uv)，frac函数将uv坐标系变为x和y轴分别为10*10的方格，每个方格的范围是0～1区间，计算水珠的坐标系gv＝frac(uv)
‑
0.5,使得10*10的方格每个范围变为
‑
0.5～0.5区间。
[0021]进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案，所述步骤S4具体为：
[0022]S4
‑
1、拟合噪声函数,定义一个二维坐标q(x,y),q.x＝123.34,q.y＝345.45，该函数输入一个坐标值p(x,y)，经过p＝frac(p*q),p+＝dot(p,p+34.345)计算,输出随机噪声值n＝p.x*p.y，其中，dot()为计算点乘函数；
[0023]S4
‑
2、拟合拉升函数公式为：f(w)＝sin(3w)sin(w)^6；
[0024]S4
‑
3、拟合运动曲线函数公式为：f(t)＝
‑
sin(t+sin(t+sin(t)*0.5))；
[0025]S4
‑
4、为水珠计算一个x轴的拉升值公式为x＝(n
‑
0.5)*0.8；x+＝(0.4
‑
abs(x))*f(w)，其中，abs()为取绝对值函数；为水珠计算一个y轴的运动值公式为y＝f(t)；y
‑
＝(gv.x
‑
x)*(gv.x
‑
x)；
[0026]S4
‑
5、计算水珠坐标位置，假定偏移向量为m1(x,y),其中m1.x为步骤S4
‑
4中计算的x轴的拉升值，m1.y为步骤S4
‑
4中计算的y轴的运动值，水珠坐标公式为:dropPos＝gv
‑
m1；由dropPos计算水珠像素偏移值drop＝smoothstep(0.05,0.03,length(dropPos))；
[0027]S4
‑
6、计算拖尾水珠坐标系d(x,y),假定偏移向量为m2(x,y),其中m2.x为步骤S4
‑
4计算的x轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:建立车辆挡风玻璃三维空间模型S2:假设时间变化量为t，将建立的车辆挡风玻璃三维空间模型放入uv坐标系中，即模型坐标系uv(x,y)；计算车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标y轴的拉升值w；给模型坐标系uv(x,y)的y轴加一个随时间t累加的偏移值,让车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标向下运动；S3:在模型uv坐标系中将车辆挡风玻璃三维空间模型切割成多个等分的方格，将切割好的每一个方格作为绘制水珠的坐标系gv，即水珠坐标系gv(x,y)；S4:拟合噪声函数，计算每一个方格的随机噪声值n；拟合水珠坐标在x轴方向上随拉升值w变化的拉升函数f(w)并叠加随机噪声值n使水珠在x轴方向上拉升运动；拟合水珠坐标在y轴方向上随时间t积累的运动曲线函数f(t)使水珠在y轴方向上变速运动；通过水珠坐标系gv(x,y)以及拉升函数f(w)拓展计算出拖尾水珠坐标系dv,即拖尾水珠坐标系dv(x,y)；根据拉升函数f(w)和运动曲线函数f(t)计算水珠在水珠坐标系gv下的坐标dropPos(x,y)并计算出水珠像素偏移值；根据拖尾水珠坐标系dv计算出拖尾水珠的坐标dropTrailPos(x,y)并计算拖尾水珠像素偏移值；合并水珠像素偏移值与拖尾水珠像素偏移值为一个像素偏移值col；S5:假设输入一幅图像为输入的原始图像T2,利用S4步骤得到的像素偏移值col对原始图像T2进行偏移采样得到水珠滑落的图像，再对水珠滑落图像进行模糊算法处理得到模糊后的模拟水汽效果图像T1；S6:计算模拟雨刮器刮动形态时的两个弧度距离场，并叠加计算出的两个弧度距离场为一个弧度距离场T3；S7:将模拟水汽效果图像T1和原始图像T2通过弧度距离场T3进行混合，得到一个最终模拟效果图像。2.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，其特征在于，所述步骤S1中建立的车辆挡风玻璃三维空间模型是一个四边形模型。3.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，其特征在于，所述步骤S2中车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标系为左下角(0,0)、左上角(0,1)、右上角(1,1)、右下角(1,0)。4.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，其特征在于，所述步骤S2中车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标y轴的拉升值w＝uv.y*10，及uv坐标向下运动的公式为:uv.y+＝t*0.25。5.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，其特征在于，所述步骤S3中将车辆挡风玻璃三维空间模型切割成多个等分的方格，具体为：S3
‑
1、将车辆挡风玻璃三维空间模型的uv坐标系uv(x,y)的范围从0～1映射为0～10,映射公式:uv＝uv*10；S3
‑
2、再通过frac(uv)，frac函数将uv坐标系变为x和y轴分别为10*10的方格，每个方格的范围是0～1区间，计算水珠的坐标系gv＝frac(uv)
‑
0.5,使得10*10的方格每个范围变为
‑
0.5～0.5区间。
6.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：S4
‑
1、拟合噪声函数，定义一个二维坐标q(x,y),q.x＝123.34，q.y＝345.45，该函数输入一个坐标值p(x,y)，经过p＝frac(p*q),p+＝dot(p,p+34.345)计算，输出随机噪声值n＝p.x*p.y，其中，dot()为计算点乘函数；S4
‑
2、拟合拉升函数公式为：f(w)＝sin(3w)sin(w)^6；S4
‑
3、拟合运动曲线函数公式为：f(t)＝
‑
sin(t+sin(t+sin(t)*0.5))；S4
‑
4、为水珠计算一个x轴的拉升值公式为x＝(n
‑
0.5)*0.8；x+＝(0.4
‑
abs(x))*f(w)，其中，abs()为取绝对值函数；为水珠计算一个y轴的运动值公式为y＝f(t)；y
‑
＝(gv.x
‑
x)*(gv.x
‑
x)；S4
‑
5、计算水珠坐标空间下的水珠坐标位置，假定偏移向量为m1(x,y),其中m1.x为步骤S4
‑
4中计算的x轴的拉升值，m1.y为步骤S4
‑
4中计算的y轴的运动值，水珠坐标公式为:dropPos＝gv
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏程，于闯亮，沈智波，孔令亮，张铁监，
申请(专利权)人：多伦互联网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：