專利名稱：基于視覺感知仿真模擬技術(shù)的行人指路標(biāo)志設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通標(biāo)志、標(biāo)識(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體講，涉及基于視覺感知仿真模擬技術(shù)的行人指路標(biāo)志設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
行人引導(dǎo)標(biāo)志設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)連續(xù)地解決空間問題，包括對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知和認(rèn)知，利用環(huán)境信息制定尋路決策和行動(dòng)計(jì)劃，再在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)將決策付諸行動(dòng)。行人交通標(biāo)志感知行為的研究需要涉及環(huán)境心理、行為學(xué)、視覺感知、人機(jī)工程學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，目前主要研究包括交通標(biāo)識(shí)與行人尋路行為間相互作用關(guān)系研究。在國外，大阪大學(xué)的舟橋國男學(xué)者針對(duì)大阪Umeda地鐵站周邊環(huán)境的標(biāo)識(shí)體系做了系列研究，通過現(xiàn)場調(diào)查標(biāo)識(shí)信息的被使用情況，來了解標(biāo)識(shí)體系的利用效率，提出人們?cè)趯ぢ愤^程中除詢問外，最主要依靠標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，這點(diǎn)也通過加拿大學(xué)者s.C.Wimsinghe協(xié)同幾位香港學(xué)者在《香港國際機(jī)場樞紐尋路》的研究中得到了證實(shí)。目前國內(nèi)對(duì)于行人引導(dǎo)標(biāo)志設(shè)計(jì)方法的研究仍較少，較深入的是同濟(jì)大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院徐慕青教授，主要針對(duì)“空間設(shè)計(jì)要素與使用者行為策略之間的互動(dòng)關(guān)系”和“基于空間組織的防災(zāi)疏散設(shè)計(jì)策略研究”兩方面，以交通樞紐、地下公共空間以及建筑綜合體為考察對(duì)象展開研究，根據(jù)尋路實(shí)驗(yàn)，利用CCD同步攝影、跟蹤錄音、尋路路徑記錄、問卷填答等調(diào)研手段，研究導(dǎo)向標(biāo)識(shí)對(duì)旅行尋路行為的影響，從而對(duì)城市交通樞紐型商業(yè)空間中的標(biāo)識(shí)系統(tǒng)做出導(dǎo)向性評(píng)估，確定現(xiàn)有城市交通樞紐型商業(yè)空間，標(biāo)識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足與改進(jìn)方式。同時(shí)，對(duì)在城市交通樞紐型商業(yè)空間中，不同種類和位置的標(biāo)識(shí)對(duì)人們尋路影響程度分別進(jìn)行排序，對(duì)標(biāo)識(shí)種類以及其關(guān)鍵位置的設(shè)計(jì)提供借鑒和指導(dǎo)，旨在為城市公共空間建立高效的尋路系統(tǒng)，加強(qiáng)空間的導(dǎo)向性及可識(shí)別性。另外，其他研究者通過現(xiàn)場調(diào)研，調(diào)查一定數(shù)量的被試在有明確標(biāo)識(shí)引導(dǎo)和沒有明確標(biāo)識(shí)引導(dǎo)下人們的尋路行為，試圖了解空間認(rèn)知特點(diǎn)、空間特征差異的作用、方向感與轉(zhuǎn)彎次數(shù)的關(guān)系等，從而研究城市地下公共空間中的行人引導(dǎo)標(biāo)志設(shè)計(jì)方法，提出有利于空間導(dǎo)向的設(shè)計(jì)建議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供行人引導(dǎo)標(biāo)志設(shè)計(jì)方法，為交通標(biāo)志、標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)提供理論上的具體的依據(jù)，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于視覺感知仿真模擬技術(shù)的行人指路標(biāo)志設(shè)計(jì)方法，包括下列步驟數(shù)據(jù)采集、模型設(shè)計(jì)、仿真平臺(tái)構(gòu)建及參數(shù)標(biāo)定、方法應(yīng)用四個(gè)部分；數(shù)據(jù)采集部分主要通過問卷調(diào)查、三維虛擬現(xiàn)實(shí)場景構(gòu)建及模擬實(shí)驗(yàn)及行人感知因素量化；模型設(shè)計(jì)部分主要對(duì)行人行走環(huán)境進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)描述，在第一部分?jǐn)?shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，對(duì)行人進(jìn)行智能體模型化，將行人特征、外界環(huán)境和行為進(jìn)行組合和序列化；仿真平臺(tái)構(gòu)建及參數(shù)標(biāo)定部分主要是將模型計(jì)算機(jī)化設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用中規(guī)范可行的行人三維虛擬模擬實(shí)驗(yàn)方法，選擇典型場景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與實(shí)際樞紐行人行走場景視認(rèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較與修正，給出不同條件下推薦的實(shí)驗(yàn)參數(shù)取值范圍。模型設(shè)計(jì)是指構(gòu)建樞紐行人交通標(biāo)志感知行為仿真模型，具體包括如下幾個(gè)方面:(I)確定彳T人活動(dòng)鄰域；(2)構(gòu)建行人視覺感知和注意模型:2.1靜態(tài)、動(dòng)態(tài)視野令分別表示靜態(tài)視野左、右、上、下四個(gè)方位的視線角度，Ls表示行人的靜態(tài)有效視距，則行人在左、右、上、下四個(gè)方位的視野范圍為/.、tan a；、Li tan a::、L tan a'.J'、tan a";當(dāng)行人停止搜索目標(biāo)時(shí),將上述范圍內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)作為視覺潛在敏感點(diǎn)，作為自下而上感知的輸入；令分別表示動(dòng)態(tài)視野左、右、上、下四個(gè)方位的視線角度，Ld(v)表示行人的動(dòng)態(tài)有效視距，其中V為行人的行走速度，則行人在行走過程中左、右、上、下四個(gè)方位的視野范圍為4/(v)taiii4(v)、/v(V)tano,:,(V)、Zd(v)tan^(v)、 Ld{v)tmadd (v);當(dāng)行人行走時(shí)，將上述范圍內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)作為視覺潛在敏感點(diǎn)，作為自下而上感知的輸入；2.2行人行走注意焦點(diǎn)提取采用P鄰域?qū)鼍敖裹c(diǎn)進(jìn)行構(gòu)建，場景P鄰域?yàn)榘雅c某視覺焦點(diǎn)V最相鄰的在集合A中P個(gè)視覺焦點(diǎn)稱為V的P鄰域，用符號(hào)Np (V，A)表示；2.3行人行走視覺軌跡偏好描述令vh、Vv表示視線在水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度，av表示視線與行人行走方向形成的與地面的垂直面的角度，ah表示視線在行人行走方向上與水平地面的角度，則可形成視線焦點(diǎn)區(qū)域；令Vci表示行人頭部所在位置，V1, v2, V3, V4表示視覺焦點(diǎn)所在的位置,對(duì)應(yīng)于直角坐標(biāo)系的1，2，3，4象限，ay表示Vi與Vj位置之間的夾角，Li,」表示Vi與Vj位置之間的距離，Ak表示第k類行人的視角大小，L (t)表示在t時(shí)刻行人離視覺目標(biāo)平面垂直距離，則建立的數(shù)學(xué)模型如下:I)當(dāng) Lu4 < L(t).tanApL^ < L(t).tanAk 時(shí),如果 L1>4 < L1>2 nk,其中 nk 表示第k類行人的視線水平轉(zhuǎn)移優(yōu)先系數(shù)，通過視覺模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定，則視覺焦點(diǎn)從V1轉(zhuǎn)移到V2
的概率
權(quán)利要求
1.一種基于視覺感知仿真模擬技術(shù)的行人指路標(biāo)志設(shè)計(jì)方法，其特征是，包括數(shù)據(jù)采集、模型設(shè)計(jì)、仿真平臺(tái)構(gòu)建及參數(shù)標(biāo)定、方法應(yīng)用四個(gè)部分；數(shù)據(jù)采集部分主要通過問卷調(diào)查、三維虛擬現(xiàn)實(shí)場景構(gòu)建及模擬實(shí)驗(yàn)及行人感知因素量化；模型設(shè)計(jì)部分主要對(duì)行人行走環(huán)境進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)描述，在第一部分?jǐn)?shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，對(duì)行人進(jìn)行智能體模型化，將行人特征、外界環(huán)境和行為進(jìn)行組合和序列化；仿真平臺(tái)構(gòu)建及參數(shù)標(biāo)定部分主要是將模型計(jì)算機(jī)化設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用中規(guī)范可行的行人三維虛擬模擬實(shí)驗(yàn)方法，選擇典型場景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與實(shí)際樞紐行人行走場景視認(rèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較與修正，給出不同條件下推薦的實(shí)驗(yàn)參數(shù)取信范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的基于視覺感知仿真模擬技術(shù)的行人指路標(biāo)志設(shè)計(jì)方法，其特征是，模型設(shè)計(jì)是指構(gòu)建樞紐行人交通標(biāo)志感知行為仿真模型，具體包括如下幾個(gè)方面: (1)確定行人活動(dòng)鄰域； (2)構(gòu)建行人視覺感知和注意模型: 2.1靜態(tài)、動(dòng)態(tài)視野 令<分別表示靜態(tài)視野左、右、上、下四個(gè)方位的視線角度，Ls表示行人的靜態(tài)有效視距，則行人在左、右、上、下四個(gè)方位的視野范圍為乙tana丨、Ls tana；、Ljmats、Ls tan<;當(dāng)行人停止搜索目標(biāo)時(shí)，將上述范圍內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)作為視覺潛在敏感點(diǎn)，作為自下而上感知的輸入； 令α>),<(ν),α ,O)分別表示動(dòng)態(tài)視野左、右、上、下四個(gè)方位的視線角度，Ld(V)表示行人的動(dòng)態(tài)有效視距，其中V為行人的行走速度，則行人在行走過程中左、右、上、下四個(gè)方位的視野范圍為Zv (V) tan a'd (v)、Ld (v)tanard (v)、Ld (v)tanCttd (v)、Ld (v)tanadd (v)；當(dāng)行人行走時(shí)，將上述范圍內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)作為視覺潛在敏感點(diǎn)，作為自下而上感知的輸入； 2.2行人行走注意焦點(diǎn)提取 采用P鄰域?qū)鼍敖裹c(diǎn)進(jìn)行構(gòu)建，場景P鄰域?yàn)榘雅c某視覺焦點(diǎn)V最相鄰的在集合A中P個(gè)視覺焦點(diǎn)稱為V的P鄰域，用符號(hào)Np (V，A)表示； 2.3行人行走視覺軌跡偏好描述 令vh、Vv表示視線在水平和垂直方向的運(yùn)動(dòng)速度，av表示視線與行人行走方向形成的與地面的垂直面的角度，ah表示視線在行人行走方向上與水平地面的角度，則可形成視線焦點(diǎn)區(qū)域； 令Vci表示行人頭部所在位置，V1, V2, V3, V4表示視覺焦點(diǎn)所在的位置,對(duì)應(yīng)于直角坐標(biāo)系的1，2，3，4象限，ai, j表示Vi與Vj位置之間的夾角，Li, j表示Vi與Vj位置之間的距離，Ak表示第k類行人的視角大小，L(t)表示在t時(shí)刻行人離視覺目標(biāo)平面垂直距離，則建立的數(shù)學(xué)模型如下: I)當(dāng) Lu4 < L ⑴.tan Ak, Lu2 < L ⑴.tan Ak 時(shí)，如果 Lu4 < Lu2 nk,其中 nk 表示第k類行人的視線水平轉(zhuǎn)移優(yōu)先系數(shù)，通過視覺模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定，則視覺焦點(diǎn)從V1轉(zhuǎn)移到V2的概率
3.如權(quán)利要求1所述的基于視覺感知機(jī)理的行人交通標(biāo)志感知行為仿真方法，其特征是，按照P鄰域規(guī)則反復(fù)迭代具體步驟為:設(shè)置禁忌規(guī)則Rs:如果點(diǎn)在N1代被選擇作為當(dāng)前焦點(diǎn)，則在K代內(nèi)不能進(jìn)行選擇，得到如下樞紐場景行人視線搜索規(guī)則: 1)將樞紐場景P根據(jù)特征進(jìn)行顯著性提取，得到融合后的綜合樞紐場景顯著圖Ps； 2)令Hd表示Ps中焦點(diǎn)顯著區(qū)域干擾噪聲閾值，Sd表示Ps中焦點(diǎn)顯著度閾值，提取Ps 中國滿足條件的區(qū)域 ai,使得 IS2(Vi)-S2(Vj) I 彡 nd，S2(Vi)彡 Sd 或 S2(Vj)彡 Sd, Vi, Vj,e ai； S2(Vi)、S2(Vj)表示點(diǎn) Vi, Vj 的顯著度； 3)計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明涉及交通標(biāo)志、標(biāo)識(shí)技術(shù)領(lǐng)域。為交通標(biāo)志、標(biāo)識(shí)的設(shè)置提供理論上的具體的依據(jù)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于視覺感知仿真模擬技術(shù)的行人指路標(biāo)志設(shè)計(jì)方法，包括下列步驟數(shù)據(jù)采集、模型設(shè)計(jì)、仿真平臺(tái)構(gòu)建及參數(shù)標(biāo)定、方法應(yīng)用四個(gè)部分；模型設(shè)計(jì)部分主要對(duì)行人行走環(huán)境進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)描述，對(duì)行人進(jìn)行智能體模型化，將行人特征、外界環(huán)境和行為進(jìn)行組合和序列化；仿真平臺(tái)構(gòu)建及參數(shù)標(biāo)定部分主要是將模型計(jì)算機(jī)化設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用中規(guī)范可行的行人三維虛擬模擬實(shí)驗(yàn)方法，選擇典型場景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并與實(shí)際樞紐行人行走場景視認(rèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較與修正，給出不同條件下推薦的實(shí)驗(yàn)參數(shù)取值范圍。本發(fā)明主要應(yīng)用于交通標(biāo)志、標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103198182SQ20131008964
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者白子建, 柯水平, 劉治國, 王新岐, 王曉華, 馬紅偉, 趙巍, 鄭利, 申嬋, 韓敏 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院