專利名稱：基于視覺感知仿真模擬技術的行人指路標志設計方法
技術領域：
本發明涉及交通標志、標識技術領域，具體講，涉及基于視覺感知仿真模擬技術的行人指路標志設計方法。
背景技術：
行人引導標志設計需要設計連續地解決空間問題，包括對環境進行感知和認知，利用環境信息制定尋路決策和行動計劃，再在適當的地點將決策付諸行動。行人交通標志感知行為的研究需要涉及環境心理、行為學、視覺感知、人機工程學等多學科領域，目前主要研究包括交通標識與行人尋路行為間相互作用關系研究。在國外，大阪大學的舟橋國男學者針對大阪Umeda地鐵站周邊環境的標識體系做了系列研究，通過現場調查標識信息的被使用情況，來了解標識體系的利用效率，提出人們在尋路過程中除詢問外，最主要依靠標識系統，這點也通過加拿大學者s.C.Wimsinghe協同幾位香港學者在《香港國際機場樞紐尋路》的研究中得到了證實。目前國內對于行人引導標志設計方法的研究仍較少，較深入的是同濟大學建筑城規學院徐慕青教授，主要針對“空間設計要素與使用者行為策略之間的互動關系”和“基于空間組織的防災疏散設計策略研究”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象展開研究，根據尋路實驗，利用CCD同步攝影、跟蹤錄音、尋路路徑記錄、問卷填答等調研手段，研究導向標識對旅行尋路行為的影響，從而對城市交通樞紐型商業空間中的標識系統做出導向性評估，確定現有城市交通樞紐型商業空間，標識系統設計的不足與改進方式。同時，對在城市交通樞紐型商業空間中，不同種類和位置的標識對人們尋路影響程度分別進行排序，對標識種類以及其關鍵位置的設計提供借鑒和指導，旨在為城市公共空間建立高效的尋路系統，加強空間的導向性及可識別性。另外，其他研究者通過現場調研，調查一定數量的被試在有明確標識引導和沒有明確標識引導下人們的尋路行為，試圖了解空間認知特點、空間特征差異的作用、方向感與轉彎次數的關系等，從而研究城市地下公共空間中的行人引導標志設計方法，提出有利于空間導向的設計建議。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足，提供行人引導標志設計方法，為交通標志、標識的設計提供理論上的具體的依據，為達到上述目的，本發明采取的技術方案是，基于視覺感知仿真模擬技術的行人指路標志設計方法，包括下列步驟數據采集、模型設計、仿真平臺構建及參數標定、方法應用四個部分；數據采集部分主要通過問卷調查、三維虛擬現實場景構建及模擬實驗及行人感知因素量化；模型設計部分主要對行人行走環境進行靜態和動態描述，在第一部分數據采集的基礎上，對行人進行智能體模型化，將行人特征、外界環境和行為進行組合和序列化；仿真平臺構建及參數標定部分主要是將模型計算機化設計實際應用中規范可行的行人三維虛擬模擬實驗方法，選擇典型場景進行實驗，并與實際樞紐行人行走場景視認數據進行比較與修正，給出不同條件下推薦的實驗參數取值范圍。模型設計是指構建樞紐行人交通標志感知行為仿真模型，具體包括如下幾個方面:(I)確定彳T人活動鄰域；(2)構建行人視覺感知和注意模型:2.1靜態、動態視野令分別表示靜態視野左、右、上、下四個方位的視線角度，Ls表示行人的靜態有效視距，則行人在左、右、上、下四個方位的視野范圍為/.、tan a；、Li tan a::、L tan a'.J'、tan a";當行人停止搜索目標時,將上述范圍內的目標點作為視覺潛在敏感點，作為自下而上感知的輸入；令分別表示動態視野左、右、上、下四個方位的視線角度，Ld(v)表示行人的動態有效視距，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);當行人行走時，將上述范圍內的目標點作為視覺潛在敏感點，作為自下而上感知的輸入；2.2行人行走注意焦點提取采用P鄰域對場景焦點進行構建，場景P鄰域為把與某視覺焦點V最相鄰的在集合A中P個視覺焦點稱為V的P鄰域，用符號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動速度，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，則可形成視線焦點區域；令Vci表示行人頭部所在位置，V1, v2, V3, V4表示視覺焦點所在的位置,對應于直角坐標系的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時刻行人離視覺目標平面垂直距離，則建立的數學模型如下:I)當 Lu4 < L(t).tanApL^ < L(t).tanAk 時,如果 L1>4 < L1>2 nk,其中 nk 表示第k類行人的視線水平轉移優先系數，通過視覺模擬實驗進行標定，則視覺焦點從V1轉移到V2
的概率
權利要求
1.一種基于視覺感知仿真模擬技術的行人指路標志設計方法，其特征是，包括數據采集、模型設計、仿真平臺構建及參數標定、方法應用四個部分；數據采集部分主要通過問卷調查、三維虛擬現實場景構建及模擬實驗及行人感知因素量化；模型設計部分主要對行人行走環境進行靜態和動態描述，在第一部分數據采集的基礎上，對行人進行智能體模型化，將行人特征、外界環境和行為進行組合和序列化；仿真平臺構建及參數標定部分主要是將模型計算機化設計實際應用中規范可行的行人三維虛擬模擬實驗方法，選擇典型場景進行實驗，并與實際樞紐行人行走場景視認數據進行比較與修正，給出不同條件下推薦的實驗參數取信范圍。
2.如權利要求1所述的基于視覺感知仿真模擬技術的行人指路標志設計方法，其特征是，模型設計是指構建樞紐行人交通標志感知行為仿真模型，具體包括如下幾個方面: (1)確定行人活動鄰域； (2)構建行人視覺感知和注意模型: 2.1靜態、動態視野 令<分別表示靜態視野左、右、上、下四個方位的視線角度，Ls表示行人的靜態有效視距，則行人在左、右、上、下四個方位的視野范圍為乙tana丨、Ls tana；、Ljmats、Ls tan<;當行人停止搜索目標時，將上述范圍內的目標點作為視覺潛在敏感點，作為自下而上感知的輸入； 令α>),<(ν),α ,O)分別表示動態視野左、右、上、下四個方位的視線角度，Ld(V)表示行人的動態有效視距，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)；當行人行走時，將上述范圍內的目標點作為視覺潛在敏感點，作為自下而上感知的輸入； 2.2行人行走注意焦點提取 采用P鄰域對場景焦點進行構建，場景P鄰域為把與某視覺焦點V最相鄰的在集合A中P個視覺焦點稱為V的P鄰域，用符號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動速度，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，則可形成視線焦點區域； 令Vci表示行人頭部所在位置，V1, V2, V3, V4表示視覺焦點所在的位置,對應于直角坐標系的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時刻行人離視覺目標平面垂直距離，則建立的數學模型如下: I)當 Lu4 < L ⑴.tan Ak, Lu2 < L ⑴.tan Ak 時，如果 Lu4 < Lu2 nk,其中 nk 表示第k類行人的視線水平轉移優先系數，通過視覺模擬實驗進行標定，則視覺焦點從V1轉移到V2的概率
3.如權利要求1所述的基于視覺感知機理的行人交通標志感知行為仿真方法，其特征是，按照P鄰域規則反復迭代具體步驟為:設置禁忌規則Rs:如果點在N1代被選擇作為當前焦點，則在K代內不能進行選擇，得到如下樞紐場景行人視線搜索規則: 1)將樞紐場景P根據特征進行顯著性提取，得到融合后的綜合樞紐場景顯著圖Ps； 2)令Hd表示Ps中焦點顯著區域干擾噪聲閾值，Sd表示Ps中焦點顯著度閾值，提取Ps 中國滿足條件的區域 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 Vi, Vj 的顯著度； 3)計算
全文摘要
本發明涉及交通標志、標識技術領域。為交通標志、標識的設置提供理論上的具體的依據，本發明采取的技術方案是，基于視覺感知仿真模擬技術的行人指路標志設計方法，包括下列步驟數據采集、模型設計、仿真平臺構建及參數標定、方法應用四個部分；模型設計部分主要對行人行走環境進行靜態和動態描述，對行人進行智能體模型化，將行人特征、外界環境和行為進行組合和序列化；仿真平臺構建及參數標定部分主要是將模型計算機化設計實際應用中規范可行的行人三維虛擬模擬實驗方法，選擇典型場景進行實驗，并與實際樞紐行人行走場景視認數據進行比較與修正，給出不同條件下推薦的實驗參數取值范圍。本發明主要應用于交通標志、標識的設計。
文檔編號G06F17/50GK103198182SQ20131008964
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月20日 優先權日2013年3月20日
發明者白子建, 柯水平, 劉治國, 王新岐, 王曉華, 馬紅偉, 趙巍, 鄭利, 申嬋, 韓敏 申請人:天津市市政工程設計研究院