專利名稱：一種火災(zāi)蔓延仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字化仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種火災(zāi)蔓延仿真方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了更好地認(rèn)識(shí)火災(zāi)的危害性或者豐富游戲的內(nèi)容，常需要在計(jì)算機(jī)中仿真火災(zāi)的蔓延過(guò)程，如通過(guò)設(shè)定復(fù)雜的環(huán)境和燃燒參數(shù)構(gòu)建模型來(lái)模擬火勢(shì)的發(fā)展?，F(xiàn)有的火災(zāi)仿真方法是通過(guò)粒子系統(tǒng)產(chǎn)生火點(diǎn)來(lái)模擬火災(zāi)的蔓延過(guò)程，而用于產(chǎn)生火點(diǎn)的粒子系統(tǒng)相互之間并沒(méi)有聯(lián)系。由于各個(gè)粒子系統(tǒng)相互獨(dú)立，用其仿真產(chǎn)生的火點(diǎn)也具有靜態(tài)性和局部性，不足以逼真地模擬較大規(guī)模的火災(zāi)的蔓延過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種火災(zāi)蔓延仿真方法，旨在解決現(xiàn)有的火災(zāi)仿真方法在仿真火災(zāi)時(shí)，不夠逼真的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種火災(zāi)蔓延仿真方法，所述方法包括步驟根據(jù)不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度或者包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；根據(jù)所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間；在所述火點(diǎn)蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)，生成火點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種火災(zāi)蔓延仿真系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定單元，用于根據(jù)不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度或者包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；火點(diǎn)蔓延時(shí)間確定單元，用于根據(jù)所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間；火點(diǎn)生成單元，用于在所述火點(diǎn)蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)，生成火點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例中，在細(xì)胞自動(dòng)機(jī)中仿真火災(zāi)的產(chǎn)生方法，該仿真方法根據(jù)火災(zāi)中不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，再根據(jù)確定的火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)在相同物件或相鄰物件之間的蔓延時(shí)間，當(dāng)火點(diǎn)的蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)，在同一個(gè)物件或者在物件的相鄰物件上將產(chǎn)生一個(gè)火點(diǎn)。該方法能夠在3D場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)火災(zāi)的蔓延過(guò)程，若用于火災(zāi)演練則有利于人們?cè)谘菥毜倪^(guò)程中認(rèn)識(shí)到火災(zāi)的危害性，若用于游戲中，則可顯示出高仿真的畫面，豐富游戲的內(nèi)容。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的火災(zāi)蔓延仿真方法流程圖；圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的火災(zāi)蔓延仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的物件產(chǎn)生全部火點(diǎn)圖；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的火點(diǎn)蔓延至相鄰物件圖；圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的火點(diǎn)蔓延至相鄰物件圖；圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的火點(diǎn)蔓延至相鄰物件圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)物件類型的不同，預(yù)配置物件的火點(diǎn)蔓延參數(shù)，并根據(jù)該火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間，在火點(diǎn)蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)生成火點(diǎn)。為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例一圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的火災(zāi)蔓延仿真方法，在本實(shí)施例中，首先確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，再根據(jù)該火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)的蔓延時(shí)間，在該蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)產(chǎn)生火點(diǎn)，詳述如下在步驟Sll中，根據(jù)不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，該火點(diǎn)蔓延參數(shù)包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度，或者包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。在本實(shí)施例中，可采用細(xì)胞自動(dòng)機(jī)(Cellular Automata,CA)的復(fù)制原理實(shí)現(xiàn)火災(zāi)蔓延過(guò)程的仿真。該CA是一個(gè)離散動(dòng)力系統(tǒng)，由一些特定規(guī)則的網(wǎng)格組成，每個(gè)網(wǎng)格中分布了用若干數(shù)據(jù)表示離散狀態(tài)的細(xì)胞，這些細(xì)胞遵循確定的局部規(guī)則，并根據(jù)該局部規(guī)則的相互作用進(jìn)行同步更新。CA的一個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)一個(gè)物件，而網(wǎng)格的一個(gè)細(xì)胞則對(duì)應(yīng)物件上的一個(gè)粒子系統(tǒng)，若一個(gè)細(xì)胞出生則表明粒子系統(tǒng)產(chǎn)生了一個(gè)火點(diǎn)，當(dāng)火點(diǎn)從物件i蔓延到物件j也稱為細(xì)胞從物件i蔓延到物件j。當(dāng)然，也可以采用其他的原理仿真火災(zāi)的蔓延過(guò)程，只要該原理可以產(chǎn)生火點(diǎn)即可，本實(shí)施例不作限定。在實(shí)際情況中，遭受火災(zāi)的地方可能有樓房、廠房、森林等，不同地方的物件的易燃程度也不同，有些物件容易燃燒，有些則不容易燃燒，可根據(jù)物件易燃程度不同，將物件分為多個(gè)等級(jí)，等級(jí)越高，說(shuō)明該物件越容易燃燒。在本實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)的遭受火災(zāi)的地點(diǎn)，確定受災(zāi)地點(diǎn)中不同類型的物件的火點(diǎn)蔓延參數(shù)，包括確定物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。其中，該燃燒特性值的大小對(duì)應(yīng)于該物件類型易燃程度的大小，越容易燃燒的物件類型，其對(duì)應(yīng)的燃燒特性值越大；同一時(shí)間物件中已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)的多少對(duì)應(yīng)于該物件類型燃燒特性值的大小，不同類型物件可產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)根據(jù)使用燃燒特性值作為參數(shù)的函數(shù)確定B = f (P)，其中，B為根據(jù)物件類型的不同配置的火點(diǎn)個(gè)數(shù)，由式子可知，物件中預(yù)配置的火點(diǎn)個(gè)數(shù)與該物件的燃燒特性值有關(guān)，燃燒特性值越大，可產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)也越多，在本實(shí)施例中，可令物件可產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)與燃燒特性值相等，即B = ρ ；該火點(diǎn)強(qiáng)度的大小對(duì)應(yīng)于該火點(diǎn)破壞力的大小，火點(diǎn)強(qiáng)度越大，其破壞物件的能力也越大，在本實(shí)施例中，每個(gè)火點(diǎn)的火點(diǎn)強(qiáng)度相同；該權(quán)重系數(shù)的大小對(duì)應(yīng)于物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角的大小，例如，將0° 180°的夾角劃分為4個(gè)區(qū)間，假設(shè)該權(quán)重系數(shù)為w，則w可用下式表示

權(quán)利要求
1.一種火災(zāi)蔓延仿真方法，其特征在于，所述方法包括步驟根據(jù)不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)包括物件的燃燒特性值、 已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度，或者包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；根據(jù)所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間；在所述火點(diǎn)蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)，生成火點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間的步驟具體為根據(jù)物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度確定火點(diǎn)在同一個(gè)物件的蔓延時(shí)間；根據(jù)物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)確定火點(diǎn)在相鄰物件之間的蔓延時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)確定火點(diǎn)在相鄰物件之間的蔓延時(shí)間的步驟具體為在物件的火點(diǎn)已全部產(chǎn)生時(shí)，判斷所述物件的相鄰物件是否已有火點(diǎn)產(chǎn)生；在所述相鄰物件沒(méi)有火點(diǎn)產(chǎn)生時(shí)，根據(jù)所述物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度以及所述物件與相鄰物件之間的距離、所述物件與相鄰物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)確定火點(diǎn)在所述物件蔓延至所述相鄰物件的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述火點(diǎn)在同一個(gè)物件的蔓延時(shí)間與物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度成反比。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，若火點(diǎn)沒(méi)有從當(dāng)前物件蔓延至當(dāng)前物件的相鄰物件，則火點(diǎn)從所述當(dāng)前物件蔓延至所述相鄰物件的時(shí)間與所述當(dāng)前物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度成反比，與所述當(dāng)前物件與相鄰物件之間的距離、從所述當(dāng)前物件到相鄰物件的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)成正比；若火點(diǎn)已從當(dāng)前物件蔓延至當(dāng)前物件的m-1個(gè)相鄰物件，則火點(diǎn)蔓延至沒(méi)有產(chǎn)生火點(diǎn)的一個(gè)相鄰物件的時(shí)間可根據(jù)UO^-tJ/m確定，其中I1為已產(chǎn)生火點(diǎn)的相鄰物件中最后一個(gè)產(chǎn)生火點(diǎn)的相鄰物件所需要的時(shí)間，Tm_2為已產(chǎn)生火點(diǎn)的相鄰物件的個(gè)數(shù)為m-2 時(shí)，火點(diǎn)蔓延至所述未產(chǎn)生火點(diǎn)的相鄰物件所需要的時(shí)間。
6.一種火災(zāi)蔓延仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定單元，用于根據(jù)不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度，或者包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；火點(diǎn)蔓延時(shí)間確定單元，用于根據(jù)所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間；火點(diǎn)生成單元，用于在所述火點(diǎn)蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)，生成火點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述火點(diǎn)蔓延時(shí)間確定單元包括同一物件蔓延時(shí)間確定模塊，用于根據(jù)物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度確定火點(diǎn)在同一個(gè)物件的蔓延時(shí)間；相鄰物件蔓延時(shí)間確定模塊，用于根據(jù)物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)確定火點(diǎn)在相鄰物件之間的蔓延時(shí)間。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相鄰物件蔓延時(shí)間確定模塊包括判斷模塊，用于在物件的火點(diǎn)已全部產(chǎn)生時(shí)，判斷所述物件的相鄰物件是否已有火點(diǎn)產(chǎn)生；時(shí)間確定模塊，用于在所述相鄰物件沒(méi)有火點(diǎn)產(chǎn)生時(shí)，根據(jù)所述物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度以及所述物件與相鄰物件之間的距離、所述物件與相鄰物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)確定火點(diǎn)在所述物件蔓延至所述相鄰物件的時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明適用于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)字化仿真領(lǐng)域，尤其涉及一種火災(zāi)蔓延仿真方法及系統(tǒng)，所述方法包括步驟根據(jù)不同的物件類型確定火點(diǎn)蔓延參數(shù)，所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)以及火點(diǎn)強(qiáng)度，或者包括物件的燃燒特性值、已產(chǎn)生的火點(diǎn)個(gè)數(shù)、火點(diǎn)強(qiáng)度、物件之間的距離以及物件之間的方向向量與火點(diǎn)蔓延方向的夾角所對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)；根據(jù)所述火點(diǎn)蔓延參數(shù)確定火點(diǎn)蔓延時(shí)間；在所述火點(diǎn)蔓延時(shí)間到達(dá)時(shí)，生成火點(diǎn)。本發(fā)明能夠在3D場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)火災(zāi)的蔓延過(guò)程，若用于火災(zāi)演練則有利于人們?cè)谘菥毜倪^(guò)程中認(rèn)識(shí)到火災(zāi)的危害性，若用于游戲中，則可顯示出高仿真的畫面，豐富游戲的內(nèi)容。
文檔編號(hào)G06T19/00GK102568037SQ201010611380
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者何濤, 劉曉東, 徐守祥, 陳建剛, 黃國(guó)偉 申請(qǐng)人:深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院