专利名称：基于视觉感知仿真模拟技术的行人指路标志设计方法
技术领域：
本发明涉及交通标志、标识技术领域，具体讲，涉及基于视觉感知仿真模拟技术的行人指路标志设计方法。
背景技术：
行人引导标志设计需要设计连续地解决空间问题，包括对环境进行感知和认知，利用环境信息制定寻路决策和行动计划，再在适当的地点将决策付诸行动。行人交通标志感知行为的研究需要涉及环境心理、行为学、视觉感知、人机工程学等多学科领域，目前主要研究包括交通标识与行人寻路行为间相互作用关系研究。在国外，大阪大学的舟桥国男学者针对大阪Umeda地铁站周边环境的标识体系做了系列研究，通过现场调查标识信息的被使用情况，来了解标识体系的利用效率，提出人们在寻路过程中除询问外，最主要依靠标识系统，这点也通过加拿大学者s.C.Wimsinghe协同几位香港学者在《香港国际机场枢纽寻路》的研究中得到了证实。目前国内对于行人引导标志设计方法的研究仍较少，较深入的是同济大学建筑城规学院徐慕青教授，主要针对“空间设计要素与使用者行为策略之间的互动关系”和“基于空间组织的防灾疏散设计策略研究”两方面，以交通枢纽、地下公共空间以及建筑综合体为考察对象展开研究，根据寻路实验，利用CCD同步摄影、跟踪录音、寻路路径记录、问卷填答等调研手段，研究导向标识对旅行寻路行为的影响，从而对城市交通枢纽型商业空间中的标识系统做出导向性评估，确定现有城市交通枢纽型商业空间，标识系统设计的不足与改进方式。同时，对在城市交通枢纽型商业空间中，不同种类和位置的标识对人们寻路影响程度分别进行排序，对标识种类以及其关键位置的设计提供借鉴和指导，旨在为城市公共空间建立高效的寻路系统，加强空间的导向性及可识别性。另外，其他研究者通过现场调研，调查一定数量的被试在有明确标识引导和没有明确标识引导下人们的寻路行为，试图了解空间认知特点、空间特征差异的作用、方向感与转弯次数的关系等，从而研究城市地下公共空间中的行人引导标志设计方法，提出有利于空间导向的设计建议。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供行人引导标志设计方法，为交通标志、标识的设计提供理论上的具体的依据，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，基于视觉感知仿真模拟技术的行人指路标志设计方法，包括下列步骤数据采集、模型设计、仿真平台构建及参数标定、方法应用四个部分；数据采集部分主要通过问卷调查、三维虚拟现实场景构建及模拟实验及行人感知因素量化；模型设计部分主要对行人行走环境进行静态和动态描述，在第一部分数据采集的基础上，对行人进行智能体模型化，将行人特征、外界环境和行为进行组合和序列化；仿真平台构建及参数标定部分主要是将模型计算机化设计实际应用中规范可行的行人三维虚拟模拟实验方法，选择典型场景进行实验，并与实际枢纽行人行走场景视认数据进行比较与修正，给出不同条件下推荐的实验参数取值范围。模型设计是指构建枢纽行人交通标志感知行为仿真模型，具体包括如下几个方面:(I)确定彳T人活动邻域；(2)构建行人视觉感知和注意模型:2.1静态、动态视野令分别表示静态视野左、右、上、下四个方位的视线角度，Ls表示行人的静态有效视距，则行人在左、右、上、下四个方位的视野范围为/.、tan a；、Li tan a::、L tan a'.J'、tan a";当行人停止搜索目标时,将上述范围内的目标点作为视觉潜在敏感点，作为自下而上感知的输入；令分别表示动态视野左、右、上、下四个方位的视线角度，Ld(v)表示行人的动态有效视距，其中V为行人的行走速度，则行人在行走过程中左、右、上、下四个方位的视野范围为4/(v)taiii4(v)、/v(V)tano,:,(V)、Zd(v)tan^(v)、 Ld{v)tmadd (v);当行人行走时，将上述范围内的目标点作为视觉潜在敏感点，作为自下而上感知的输入；2.2行人行走注意焦点提取采用P邻域对场景焦点进行构建，场景P邻域为把与某视觉焦点V最相邻的在集合A中P个视觉焦点称为V的P邻域，用符号Np (V，A)表示；2.3行人行走视觉轨迹偏好描述令vh、Vv表示视线在水平和垂直方向的运动速度，av表示视线与行人行走方向形成的与地面的垂直面的角度，ah表示视线在行人行走方向上与水平地面的角度，则可形成视线焦点区域；令Vci表示行人头部所在位置，V1, v2, V3, V4表示视觉焦点所在的位置,对应于直角坐标系的1，2，3，4象限，ay表示Vi与Vj位置之间的夹角，Li,」表示Vi与Vj位置之间的距离，Ak表示第k类行人的视角大小，L (t)表示在t时刻行人离视觉目标平面垂直距离，则建立的数学模型如下:I)当 Lu4 < L(t).tanApL^ < L(t).tanAk 时,如果 L1>4 < L1>2 nk,其中 nk 表示第k类行人的视线水平转移优先系数，通过视觉模拟实验进行标定，则视觉焦点从V1转移到V2
的概率
权利要求
1.一种基于视觉感知仿真模拟技术的行人指路标志设计方法，其特征是，包括数据采集、模型设计、仿真平台构建及参数标定、方法应用四个部分；数据采集部分主要通过问卷调查、三维虚拟现实场景构建及模拟实验及行人感知因素量化；模型设计部分主要对行人行走环境进行静态和动态描述，在第一部分数据采集的基础上，对行人进行智能体模型化，将行人特征、外界环境和行为进行组合和序列化；仿真平台构建及参数标定部分主要是将模型计算机化设计实际应用中规范可行的行人三维虚拟模拟实验方法，选择典型场景进行实验，并与实际枢纽行人行走场景视认数据进行比较与修正，给出不同条件下推荐的实验参数取信范围。
2.如权利要求1所述的基于视觉感知仿真模拟技术的行人指路标志设计方法，其特征是，模型设计是指构建枢纽行人交通标志感知行为仿真模型，具体包括如下几个方面: (1)确定行人活动邻域； (2)构建行人视觉感知和注意模型: 2.1静态、动态视野 令<分别表示静态视野左、右、上、下四个方位的视线角度，Ls表示行人的静态有效视距，则行人在左、右、上、下四个方位的视野范围为乙tana丨、Ls tana；、Ljmats、Ls tan<;当行人停止搜索目标时，将上述范围内的目标点作为视觉潜在敏感点，作为自下而上感知的输入； 令α>),<(ν),α ,O)分别表示动态视野左、右、上、下四个方位的视线角度，Ld(V)表示行人的动态有效视距，其中V为行人的行走速度，则行人在行走过程中左、右、上、下四个方位的视野范围为Zv (V) tan a'd (v)、Ld (v)tanard (v)、Ld (v)tanCttd (v)、Ld (v)tanadd (v)；当行人行走时，将上述范围内的目标点作为视觉潜在敏感点，作为自下而上感知的输入； 2.2行人行走注意焦点提取 采用P邻域对场景焦点进行构建，场景P邻域为把与某视觉焦点V最相邻的在集合A中P个视觉焦点称为V的P邻域，用符号Np (V，A)表示； 2.3行人行走视觉轨迹偏好描述 令vh、Vv表示视线在水平和垂直方向的运动速度，av表示视线与行人行走方向形成的与地面的垂直面的角度，ah表示视线在行人行走方向上与水平地面的角度，则可形成视线焦点区域； 令Vci表示行人头部所在位置，V1, V2, V3, V4表示视觉焦点所在的位置,对应于直角坐标系的1，2，3，4象限，ai, j表示Vi与Vj位置之间的夹角，Li, j表示Vi与Vj位置之间的距离，Ak表示第k类行人的视角大小，L(t)表示在t时刻行人离视觉目标平面垂直距离，则建立的数学模型如下: I)当 Lu4 < L ⑴.tan Ak, Lu2 < L ⑴.tan Ak 时，如果 Lu4 < Lu2 nk,其中 nk 表示第k类行人的视线水平转移优先系数，通过视觉模拟实验进行标定，则视觉焦点从V1转移到V2的概率
3.如权利要求1所述的基于视觉感知机理的行人交通标志感知行为仿真方法，其特征是，按照P邻域规则反复迭代具体步骤为:设置禁忌规则Rs:如果点在N1代被选择作为当前焦点，则在K代内不能进行选择，得到如下枢纽场景行人视线搜索规则: 1)将枢纽场景P根据特征进行显著性提取，得到融合后的综合枢纽场景显著图Ps； 2)令Hd表示Ps中焦点显著区域干扰噪声阈值，Sd表示Ps中焦点显著度阈值，提取Ps 中国满足条件的区域 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)表示点 Vi, Vj 的显著度； 3)计算
全文摘要
本发明涉及交通标志、标识技术领域。为交通标志、标识的设置提供理论上的具体的依据，本发明采取的技术方案是，基于视觉感知仿真模拟技术的行人指路标志设计方法，包括下列步骤数据采集、模型设计、仿真平台构建及参数标定、方法应用四个部分；模型设计部分主要对行人行走环境进行静态和动态描述，对行人进行智能体模型化，将行人特征、外界环境和行为进行组合和序列化；仿真平台构建及参数标定部分主要是将模型计算机化设计实际应用中规范可行的行人三维虚拟模拟实验方法，选择典型场景进行实验，并与实际枢纽行人行走场景视认数据进行比较与修正，给出不同条件下推荐的实验参数取值范围。本发明主要应用于交通标志、标识的设计。
文档编号G06F17/50GK103198182SQ20131008964
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者白子建, 柯水平, 刘治国, 王新岐, 王晓华, 马红伟, 赵巍, 郑利, 申婵, 韩敏 申请人:天津市市政工程设计研究院