事故现场虚拟多关注视角转换的三维动态再现方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于虚拟制图技术领域，涉及一种事故现场虚拟多关注视角转换的三维动 态再现方法。
【背景技术】
[0002] 在事故现场双方车辆没有安装车载摄像头或摄像头发生故障、事故地点没有安装 摄像头或摄像头发生故障、没有现场目击人的情况下，事故现场无法采集到完整车祸过程 的监控视频，此时，对事故双方责任的判案就主要依靠人眼判断、手工绘图，使得交通事故 责任认定缺乏系统化、完整化、形象化的证据链。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种事故现场虚拟多关注视角转换的三维动态再现方法，解 决了现有技术中，事故现场无法采集到完整车祸过程的监控视频，此时，对事故双方责任的 判案就主要依靠人工方式经验推断，使得交通事故责任认定缺乏系统化、完整化、形象化的 证据链的问题。
[0004] 本发明所采用的技术方案是，一种事故现场虚拟多关注视角转换的三维动态再现 方法，按照以下步骤实施：
[0005] 步骤1、构建三维模型库；
[0006] 步骤2、收集事故现场相关数据；
[0007] 步骤3、构建场景；
[0008] 步骤4、增强事故场景的现实效果；
[0009] 步骤5、再现事故现场；
[0010] 步骤6、多视角转换，利用不同视角重现事故现场，即成。
[0011] 本发明的有益效果是，实现了对车祸现场的再现还原，并在三维场景中进行全方 位视角分析，使得用户能够客观公正的分析事故原因，认定事故责任，对提高交通安全意识 具有积极的意义。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明方法中的三维建模流程图；
[0013] 图2是本发明方法中的轮廓构图；
[0014] 图3是本发明方法中的模型贴图；
[0015] 图4是本发明方法中优化后的模型图；
[0016] 图5是本发明方法构建的初始场景图；
[0017] 图6是本发明方法道路描点图；
[0018] 图7是本发明方法生成路面图；
[0019] 图8是本发明方法模型实际参数设置后的展现图；
[0020] 图9是本发明方法火焰效果图；
[0021] 图10是本发明方法雾天效果图；
[0022] 图11是本发明方法运动轨迹图；
[0023] 图12是本发明方法最终虚拟的高空电子警察视角的车祸再现场景；
[0024] 图13是本发明方法最终虚拟的路边目击证人视角的车祸再现场景；
[0025] 图14是本发明方法最终虚拟的红色轿车司机视角的车祸再现场景；
[0026] 图15是本发明方法最终虚拟的开远光灯司机视角的车祸再现场景。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0028] 本发明的方法，按照以下步骤实施：
[0029] 步骤1、构建三维模型库
[0030] 具体制作流程，见图1的三维建模流程图。
[0031] I. 1)开始前需要就建模所需的数据进行预处理，二维矢量数据是三维建模的依 据，绘制出三维模型的三视图，导入Dmax软件，见图2显示的轮廓构图；
[0032] 1. 2)添加一个可编辑的正方体，参照二维视图对该正方体进行适当的拉伸、裁剪、 挤压操作，初步构建三维模型；
[0033] 1. 3)对于模型贴图，借助数据预处理阶段制作的局部贴图，在3DMAX的"材质编辑 器"中实现，如图3所示。
[0034] 使用"材质编辑器"，利用贴图实现物体表面的光泽、质感、明暗等效果的模拟，使 模型的表现效果更加贴近真实。值得注意的是贴图需要在模型不同的面上匹配正确的贴图 坐标和尺寸，才能正确的展现出真实的模拟效果。在3DMAX中，采用"UVW编辑修改器"进行 贴图的坐标管理，"UVW"指的是贴图坐标系，它不同于建模场景中的XYZ空间坐标系，它将 模型的各个面的坐标拆分出来，让这些面展成平面，再将每个面附上具有空间方位的准确 贴图。
[0035] 1. 4)模型面数优化，面是3DMAX模型的基本构成单位，在满足模型虚拟表现的前 提下，减少建模所采用面的数量。
[0036] 面的优化：通过四种途径实现，即采用简模搭建三维模型；删除模型构成内看不 见的面；删除物体之间相交的面，通过物体间的合并操作快速方便的实现；建筑外观细节 的取舍。
[0037] 贴图优化：贴图的大小和贴图的数量必须从优化的角度进行处理。首先要把握 好贴图的数据量，贴图的大小最好控制在256K以内，其次是尽可能选取局部的特征作为贴 图。
[0038] 通过UVW对该贴图的设置，完全能模拟出3D车辆的效果，如图4所示，为优化后的 模型。
[0039] 步骤2、收集事故现场相关数据
[0040] 对事故现场相关信息进行采集，如搜集地面车辆划过的痕迹长度和所在位置，以 及周边道路及环境情况的数据，
[0041] 对于现阶段处理问题考虑因素关系：y = f(ma，mb μ，sa，sb)，
[0042] 其中，ma，mb代表事故双方车辆质量，μ代表事故路面的摩擦系数，s a，sb代表事故 双方车辆刹车痕迹的长度。
[0043] 步骤3、构建场景
[0044] 在unity3D软件中创建道路及周边环境，导入所需模型创建虚拟事故场景，添加 对应的物理属性及相关组件，设置各个模型的实际属性参数，
[0045] 3. 1)生成初始场景，利用unity3d软件创建一块地面Terrain，把该块地面 TErrian放在虚拟三维场景坐标为（0,0,0)处，大小选用默认的长宽高1千米；
[0046] 利用unity3d软件自带的资源库，对于地面组件进行编辑：包括山地、地面贴图、 小草（属性：细节贴图~Grase2 ;Width [1，2] ;Height [1，2] ;NoiseSpread 噪波范围~ 0.1)、树木（属性：Tree Density 树木密度~83 ;Tree Height ~100 ;Tree Width ~100)， 如图5所示，生成初始场景；
[0047] 3. 2)生成道路，利用unity3d中的插件EasyRoad3D，通过多点描出道路大体走向， 如图6所示的道路描点；然后生成道路效果图，见图7,图7中的摄像头位置与图6不同导致 角度不同，设置道路数据（属性：R〇ad width~1000 ;Road indent路面凹痕~5. 524272 ; Surrounding 环境~15)；
[0048] 3. 3)导入车辆，添加物理组件rightbody (属性：Mass ~6 ;Drag ~2 ;Use Gravity 勾选），设定参数如车身质量、引力、产生的摩擦阻力；添加碰撞组件mesh Collider，进行 碰撞检测；添加受力组件Constant Force (如属性：Fore (100,0,400))模拟车辆动力，见图 8,是模型实际参数设置后的场景展现效果图。
[0049] 步骤4、增强事故场景的现实效果
[0050] 利用Unity3D特有的粒子系统技术对事故场景的环境效果进行三维渲染，使事故 场景虚实融合更加真实。
[0051] 4. 1)添加火焰粒子
[0052] 在一个空物体上添加组件Particle System(如表1Particle System参数设置） 及Renderer Module植染器模块，见图9,为火焰效果图，
[0053] 表1 Particle System 参数设置
[0054] ；
[0055] 4. 2)添加天空材质及气候状态，
[0056] 气候包括大雾、雨天等状况，在设置过程中，对于关键参数的作用见表2中的 RenderSettings参数设置，见图10,为制作的雾天效果，
[0057] 表 2, RenderSettings 的参数设置
[0058] 〇
[0059] 步骤5、再现事故现场
[0060] 利用C sharp脚本编写程序模拟车辆的轨迹运动、碰撞检测三维动画，再现事故现 场。
[0061] 5. 1)轨迹运动
[0062] 新建一个空物体命名为Root，作为路径的根节点；然后新建四个新的空物体， 把它们作为Root的子物体，这四个物体用于控制物体移动的路径点；在小车上添加脚本 Spline Controller应用曲线样条插值算法，脚本参数参照表3Spline Controller参数设 置；
[0063] Spline Root :曲线根节点，在此设置为Root物体，当把Root物体赋上之后，场景 中会自动产生一个封闭的圆形路径，路径形状通过调节创建的四个空物体