真实感流体重仿真方法

摘要

本发明公开了一种真实感流体的重仿真方法，该方法旨在利用视频流体的样例帧，得到真实感的重仿真结果。该方法首先采用计算样例帧流体的物理驱动数据，通过小波变换，在频域空间中获取驱动数据的高频成分，进而在流体重仿真的过程中，利用提取的高频细节成分对LBM仿真过程中的驱动数据进行增强，从而得到了具有真实感细节的重仿真结果。本发明可有效地应用于流体的反向工程的研究及应用中，可以实现流体场景真实感的重仿真，获得与样例流体外观接近的真实感效果，克服了现有的流体真实感中缺少细节的问题。

主权项

一种真实感流体重仿真方法，其特征在于，利用视频的前两个样例帧,记为F₁和F₂，利用密度的频域中高频成分,实现流体真实感重仿真，具体步骤如下：步骤1：预处理计算F₁中任意一个粒子的高度H_i，利用F₁和F₂计算F₁中粒子的速度v_i及密度P_i，其中i是非负整数,且0≤i<N,N是流体场景的粒子个数；(a)建立标准密度的频谱块集合S_F,具体地：将F₁中的所有粒子分块处理,并按照每块中粒子的运动方向,将所有的块确定为不同类别；先进行粒子块的划分与标记，将F₁中的所有粒子按照指定大小b×b分成正方形的块,如果图像的分辨率为X×Y，那么，水平分割块数垂直分割块数表示向下取整；利用这WA个频谱块构建频谱块集合S_F；其中为F₁中任意一个块，它位于频谱空间中水平的第w块和垂直的第h块，w和h为非负整数，0≤w<W,0≤h<A；假设F₁中任意一个块中所有粒子2D速度的均值为并且u是的水平方向分量、v是的垂直方向的分量，那么的类型T利用(1)式确定：$T=\left\{\begin{array}{cc}1& u>0,v>0\\ 2& u<0,v>0\\ 3& u<0,v<0\\ 4& u>0,v<0\end{array}\right.---\left(1\right)$计算F₁中所有粒子密度,称其为标准密度,将标准密度按照指定层数进行离散小波变换，假设层数为L，那么变换后的高频区一共有3L个，对于这3L个高频区中任意一个区A_k(0≤k<3L)，按照上述方法分块：水平分割为W块，垂直分割为A块；在每个高频区中，将WA个频谱块按如下方法构建四个集合具体地：对于A_k(0≤k<3L)中任意一个块b_j(0≤j<W*H),如果A_k在S_F中对应块的类型假设为T，那么，将b_j置入集合中，按照这样方法，构建每个区域四个频谱的集合称为标准密度频谱块集；(b)对每个集合内部的频谱块排序,具体地：统计每个集合内部所有粒子的频谱和,并将集合的频谱块，按照统计结果从大到小排序，排序后的集合记为称为标准密度频谱块有序集；步骤2：按照以下步骤，共进行N_R次仿真推演：(a)当前次是第I次仿真，设I＝1；如果满足I≤N_R，N_R仿真一共进行的推演次数，继续进行以下步骤，否则，跳转到步骤3；(b)利用速度v_i(0≤i<Z)，初始化LBM模型，使仿真开始推演，然后按照以下步骤对推演后的密度进行增强,Z是流体场景的粒子个数，如果流体视频F₁的分辨率为g×m，那么Z可以计算为Z＝gm；在推演过程中，获取第I次推演中流体场景粒子的密度p_l(0≤l<Z)，p_l为推演密度，Z是流体场景的粒子个数，其中I是自然数(1≤I≤N_R)；然后将p_l按照步骤1的(a)和(b)建立p_l的频谱块有序集(c)推演密度的增强假设标准密度频谱块有序集中有c个频谱块、推演密度的频谱块有序集中有e个频谱块；对于指定的阈值θ(0<0<1)，对于第m次推演中，中前θc个频谱块进行增强处理；具体地：推演密度的频谱块b_i块号i，计算标准密度频谱块B_s块号s：s＝ci/e     (2)选取标准密度频谱块B_s，然后对于b_i中粒子的密度频谱p_t增强为：p_t＝K_tQ_b/X_B       (3)其中K_t为B_s中序号为t的粒子的密度频谱；Q_b为频谱块中所有频谱的和，X_B为频谱块中所有频谱的和；(d)转步骤2，进行下一次推演。步骤3：重仿真结束。