本發(fā)明屬于信息可視化領(lǐng)域，尤其涉及一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

信息可視化技術(shù)是近幾年研究和發(fā)展的重要領(lǐng)域之一，文景轉(zhuǎn)換就是把靜態(tài)文字中對場景的描寫轉(zhuǎn)換為虛擬的可視化場景，能夠更好的展現(xiàn)文本信息和人類的想象。實現(xiàn)場景文本要素的可視化，不僅需要滿足文本的描述，更需要滿足場景和實體的實際情況。然而，通常情況下，文本的描述不滿足場景要素可視化的要求，那么，就需要對實體進行合理的分類，建立完善的可視化屬性結(jié)構(gòu)，依據(jù)可視化屬性結(jié)構(gòu)抽取和推理實體的可視化信息的，進而達到實體的可視化要求。

根據(jù)國內(nèi)外對文本信息中實體可視化的研究，其實現(xiàn)方式分為以下兩類：一，對實體之間的位置關(guān)系和使動關(guān)系作出了研究，利用粗糙的可視化模型來展現(xiàn)文本或場景含義，但模型粗糙，達不到可視化的要求。二，比較系統(tǒng)的研究了語義、實體的布局策略，利用軟件實體建立較為真實的龐大模型庫，利用龐大模型庫來展示場景，但沒有解決實體模型庫過大的問題。本發(fā)明的難點在于建立完善分類體系的實體可視化屬性結(jié)構(gòu)和確定實體的外形結(jié)構(gòu)生成方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決以上現(xiàn)有技術(shù)的問題。提出了一種巧妙的利用了可視化屬性結(jié)構(gòu)和實體分類原則，然后通過實體外形結(jié)構(gòu)的生成和表面紋理的渲染，最終生成滿足要求的可視化實體，同時解決了模型粗糙和模型庫過于龐大的問題的文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法，其包括以下步驟：

1)、建立實體可視化的一般屬性結(jié)構(gòu)，包括：建立五元組實體結(jié)構(gòu)；建立可視化屬性結(jié)構(gòu)；

2)、對所有實體進行分類，分析不同類別實體的影響因子和約束關(guān)系；

3)、通過實體分類和分析建立適應(yīng)子類的可視化屬性結(jié)構(gòu)；

4)、針對不同類別的實體，選擇符合確定實體的外形結(jié)構(gòu)生成方式；

5)、從中文自然語言文本中抽取和推理可視化屬性結(jié)構(gòu)所需要的影響因子信息；

6)、通過影響因子信息和實體的外形結(jié)構(gòu)生成可視化的三維實體。

進一步的，所述步驟1)建立五元組實體結(jié)構(gòu)包括：把實體概念的三元組形式擴展到五元組，實體名稱(概念域，屬性，屬性值，狀態(tài)形式，依存要素)，實體結(jié)構(gòu)的五元組表達式：e(c,a,v,s,d)，c代表實體的基本概念域，是對實體基本類別及特殊約束條件的描述；a表示實體的可視化屬性，實體的可視化屬性是一個函數(shù)集合體，決定著實體的外觀，包含實體外形結(jié)構(gòu)函數(shù)、表面紋理函數(shù)；v表示相對于可視化屬性而言的屬性值，是可視化屬性函數(shù)的自變量，是引起實體外觀屬性變化的參量的統(tǒng)稱；s表示實體在場景中的行為狀態(tài)，只包含兩種狀態(tài)：靜態(tài)和動態(tài)；d表示實體在場景中所依存的另一個實體，是場景信息網(wǎng)的關(guān)系節(jié)點；

建立可視化屬性結(jié)構(gòu)具體包括：實體可視化屬性結(jié)構(gòu)的表達式：

e(s'(x1,x2,…,xn),t'(y1,y2,…,yn),r'(z1,z2,…,zn))

s'表示實體的外形結(jié)構(gòu)映射規(guī)則；xi∈s(i＝1,2,…,n)表示影響實體外形結(jié)構(gòu)的參數(shù)；t'表示實體的表面紋理和光照修飾的映射規(guī)則；yi∈t(i＝1,2,…,n)表示影響實體表面紋理的參數(shù)；r'表示在外形結(jié)構(gòu)和紋理特征映射規(guī)則完成后，對實體外觀再塑型的映射規(guī)則，zi∈a(i＝1,2,…,n)表示除外形和紋理以外約束外觀的參數(shù)。

進一步的，所述步驟2)中，實體的分類及影響各類實體可視化的影響因子和約束關(guān)系，具體包括：從人類認知的特點和可視化生成的屬性特征出發(fā)，對實體進行分類，將可視化實體分為：植物、動物、人、人工制品和自然對象五大類，并按照規(guī)則進行子類劃分。

進一步的，所述步驟3)中，當為植物時，根據(jù)步驟2)可視化屬性結(jié)構(gòu)的一般形式和實體可視化的影響因子、約束關(guān)系，得出子類可視化屬性結(jié)構(gòu)，根據(jù)植物的分類特征，可知樹的影響因子，并得出樹的可視化屬性結(jié)構(gòu)：

樹(s‘(高度,形落大小,種類,年齡)，t’(季節(jié),種類,開花,結(jié)果)，r‘(年生類型,地區(qū),環(huán)境))。

進一步的，所述步驟4)中，針對不同類別的實體，選擇合適的外形結(jié)構(gòu)生成方式具體包括；

組合式生成方式的概念函數(shù)：s(x,y)＝{s1(x1,y1),s2(x2,y2),…,sn(xn,yn)}

其中，si(xi,yi)表示組合整個實體的單元結(jié)構(gòu)函數(shù)，xi,yi為影響單元結(jié)構(gòu)函數(shù)的參數(shù)，i表示在虛擬視景空間中的單元結(jié)構(gòu)序號(i＝1,2,…,n)。

進一步的，所述步驟6)中，利用實體影響因子信息和實體外形結(jié)構(gòu)生成三維實體的概念函數(shù)，包括：

其中，∑表示對單元實體進行組合，為對應(yīng)虛擬單元實體的三維紋理數(shù)據(jù)，·表示單元紋理與單元結(jié)構(gòu)的貼合。

一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化系統(tǒng)，其包括：

文本處理模塊，用于檢索文本中出現(xiàn)的實體和描述實體的影響因子；

實體分類模塊，根據(jù)文本檢索出的實體選擇實體類別，確定實體概念域；

可視化決策分析模塊，根據(jù)實體分類信息生成該類別實體的可視化屬性結(jié)構(gòu)，并針對該類實體判斷實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式；

外形結(jié)構(gòu)生成模塊，根據(jù)某類實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式，在模型庫中選擇需要的模型，并生成整個實體的外形結(jié)構(gòu)；

表面紋理生成模塊，根據(jù)文本檢索出的實體影響因子和推理信息，生成實體所需的表面紋理；

實體生成模塊，根據(jù)已有的實體外形結(jié)構(gòu)和表面紋理，通過貼圖算法和渲染模式生成三維實體。

進一步的，所述實體分類模塊用于為了確定實體的概念域，從而縮小實體生成過程中所需信息的檢索范圍，，從人類認知的特點和可視化生成的屬性特征出發(fā)，對實體進行分類，將可視化實體分為：植物、動物、人、人工制品和自然對象五大類，并根據(jù)規(guī)則進行子類劃分。

進一步的，所述可視化決策分析模塊，包括：實體可視化屬性結(jié)構(gòu)生成模塊、實體外形結(jié)構(gòu)判斷和生成模塊；所述可視化屬性結(jié)構(gòu)生成模塊將根據(jù)實體分類結(jié)果、子類實體的影響因子和約束關(guān)系生成對應(yīng)子類的可視化屬性結(jié)構(gòu)；

所述外形結(jié)構(gòu)判斷和生成模塊，將根據(jù)子類實體外形結(jié)構(gòu)特征選擇外形結(jié)構(gòu)生成方式，若是組合式的生成方式，則其外形結(jié)構(gòu)將按照概念函數(shù)所述方式進行生成；s(x,y)＝{s1(x1,y1),s2(x2,y2),…,sn(xn,yn)}，其中，si(xi,yi)表示組合整個實體的單元結(jié)構(gòu)函數(shù)，xi,yi為影響單元結(jié)構(gòu)函數(shù)的參數(shù)，i表示在虛擬視景空間中的單元結(jié)構(gòu)序號(i＝1,2,…,n)。

進一步的，所述實體生成模塊利用可視化屬性結(jié)構(gòu)抽取和推理影響因子的算法得出紋理信息，最后按照函數(shù)將紋理信息與外形結(jié)構(gòu)信息結(jié)合，并渲染出三維實體；

其中，∑表示對單元實體進行組合，為對應(yīng)虛擬單元實體的三維紋理數(shù)據(jù)，·表示單元紋理與單元結(jié)構(gòu)的貼合。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果如下：

本發(fā)明的具體創(chuàng)新在于：建立了完善分類體系的實體可視化屬性結(jié)構(gòu)，同時，針對不同類別的實體，提出了區(qū)別實現(xiàn)確定實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式以及確定實體的表面紋理生成模塊。通過比較，現(xiàn)有的文景轉(zhuǎn)換方式局限于單個領(lǐng)域，并沒有對所有的可視化實體進行分類并建立相應(yīng)的可視化屬性結(jié)構(gòu)，本發(fā)明更方便多領(lǐng)域?qū)嶓w的可視化；本發(fā)明通過不同的實體生成方式，將減小傳統(tǒng)模型庫的規(guī)模；同時，表面紋理生成模塊更有利于各領(lǐng)域?qū)嶓w多樣化的實現(xiàn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供優(yōu)選實施例一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法的流程圖；

圖2為本申請中實體三維具體化的系統(tǒng)實現(xiàn)圖；

圖3(a)為樹干的三維外形結(jié)構(gòu)圖；

圖3(b)為在樹干基礎(chǔ)上含有樹枝的三維外形結(jié)構(gòu)圖；

圖3(c)為在樹干、樹枝基礎(chǔ)上含有樹葉的三維外形結(jié)構(gòu)圖；

圖3(d)為經(jīng)過渲染后樹的三維實體圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、詳細地描述。所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法的流程圖。

本發(fā)明提供一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法，包括：

步驟一，建立實體可視化的一般屬性結(jié)構(gòu)；

步驟二，對所有實體進行分類，分析不同類別實體的影響因子和約束關(guān)系；

步驟三，通過實體分類和分析建立適應(yīng)子類的可視化屬性結(jié)構(gòu)；

步驟四，針對不同類別的實體，選擇合適的外形結(jié)構(gòu)生成方式；

步驟五，從文本中抽取和推理可視化屬性結(jié)構(gòu)所需要的影響因子信息；

步驟六，通過影響因子信息和實體的外形結(jié)構(gòu)生成可視化的三維實體。

所述的文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法，其中步驟一，包括：

步驟1.1：實體結(jié)構(gòu)

在傳統(tǒng)意義上，對實體的定義可以用三元組表示，如：實體名稱(概念，屬性，屬性值)，考慮到實體在場景中的特殊情況，可以把實體概念的三元組形式擴展到五元組，如：實體名稱(概念域，屬性，屬性值，狀態(tài)形式，依存要素)。

實體結(jié)構(gòu)的五元組表達式形如：e(c,a,v,s,d)

c代表實體的基本概念域，是對實體基本類別及特殊約束條件的描述；

a表示實體的可視化屬性，在本文中，實體的可視化屬性是一個函數(shù)集合體，決定著實體的外觀，包含實體外形結(jié)構(gòu)函數(shù)、表面紋理函數(shù)；

v表示相對于可視化屬性而言的屬性值，是可視化屬性函數(shù)的自變量，是引起實體外觀屬性變化的參量的統(tǒng)稱；

s表示實體在場景中的行為狀態(tài)，只包含兩種狀態(tài)：靜態(tài)和動態(tài)；

d表示實體在場景中所依存的另一個實體，是場景信息網(wǎng)的關(guān)系節(jié)點。

步驟1.2：可視化屬性結(jié)構(gòu)

實體可視化屬性結(jié)構(gòu)的表達式形如：

e(s'(x1,x2,…,xn),t'(y1,y2,…,yn),r'(z1,z2,…,zn))

s'表示實體的外形結(jié)構(gòu)映射規(guī)則；xi∈s(i＝1,2,…,n)表示影響實體外形結(jié)構(gòu)的參數(shù)；

t'表示實體的表面紋理和光照修飾的映射規(guī)則；yi∈t(i＝1,2,…,n)表示影響實體表面紋理的參數(shù)；

r'表示在外形結(jié)構(gòu)和紋理特征映射規(guī)則完成后，對實體外觀再塑型的映射規(guī)則，zi∈a(i＝1,2,…,n)表示除外形和紋理以外約束外觀的參數(shù)。

其中，v是一個有限變量集，影響著實體可視化的外形結(jié)構(gòu)、表面紋理和視覺外觀，稱為實體屬性變量集；s是一個有限結(jié)構(gòu)變量集，且t是一個有限紋理變量集，且a是一個有限外觀變量集，且

所述的文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法，其中步驟二，包括：

實體分類的目的是為了確定實體的概念域，從而縮小實體生成過程中所需信息的檢索范圍，更加有效的提高實體生成的效率。本發(fā)明從人類認知的特點和可視化生成的屬性特征出發(fā)，對實體進行分類，將可視化實體分為：植物、動物、人、人工制品和自然對象五大類，并根據(jù)以下規(guī)則進行子類劃分：

一，對于植物和動物的子類劃分，在生態(tài)學上有詳細的參考依據(jù)。同時，植物和動物是生長規(guī)律可循的自然實體，外形結(jié)構(gòu)和表面紋理受有限約束因素的影響，便于實體生成的控制。

二，人作為高級動物，其外形結(jié)構(gòu)的生長規(guī)律自然可循，但其生活環(huán)境復(fù)雜，使得表面紋理受多種因素的交叉影響，導(dǎo)致實體生成較植物和動物更加復(fù)雜。

三，人工制品是人類生活環(huán)境中必不可少的實體，因功能和用途不一分為不同類別，但總的性質(zhì)是，功能性的實體一般外觀固定，用途性的實體外形結(jié)構(gòu)多態(tài)、表面紋理多樣，呈現(xiàn)藝術(shù)特征。

四，自然實體是客觀存在的，其外形結(jié)構(gòu)不因外界變化而改變，而絕大部分的表面紋理也是不變的，只有少數(shù)實體的表面紋理受自然因素影響。

所述的文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化的方法，其中步驟四，包括：

為了適應(yīng)三維實體外形結(jié)構(gòu)的合理性，將實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式分為組合式和一體化式。組合式是將一個實體看做是有限個單元結(jié)構(gòu)的組合，當子類繼承父類實體時，對單元實體合理變化，并組合為新的子類實體。其生成方式如下：

其中，∑表示對單元實體進行組合，為對應(yīng)虛擬單元實體的三維紋理數(shù)據(jù)，·表示單元紋理與單元結(jié)構(gòu)的貼合。

一體式是將實體的外形結(jié)構(gòu)看作一個整體，在生成三維實體時只需要實體的整體外形結(jié)構(gòu)和整體紋理。其生成方式如下：

其中，為實體的三維紋理數(shù)據(jù)，s(x,y)表示實體的整體外形結(jié)構(gòu)，·表示表面紋理與整體外形結(jié)構(gòu)的貼合

一種文景轉(zhuǎn)換中實體三維具體化系統(tǒng)，其包括：

文本處理模塊，用于檢索文本中出現(xiàn)的實體和描述實體的影響因子；

實體分類模塊，根據(jù)文本檢索出的實體選擇實體類別，便于實體概念域的確定，從而縮小實體生成過程中所需信息的檢索范圍，更加有效的提高實體生成的效率；

可視化決策分析模塊，根據(jù)實體分類信息生成該類別實體的可視化屬性結(jié)構(gòu)，并針對該類實體判斷實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式；

外形結(jié)構(gòu)生成模塊，根據(jù)某類實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式，在模型庫中選擇需要的模型，并生成整個實體的外形結(jié)構(gòu)；

表面紋理生成模塊，根據(jù)文本檢索出的實體影響因子和推理信息，生成實體所需的表面紋理；

實體生成模塊，根據(jù)已有的實體外形結(jié)構(gòu)和表面紋理，通過貼圖算法和渲染模式生成三維實體。

例如，對文本中提到“樹”這一實體的三維具體化方法如下：

s1：建立實體的一般可視化屬性結(jié)構(gòu)；

根據(jù)可視化屬性結(jié)構(gòu)的基本定義，實體可視化屬性結(jié)構(gòu)的表達式形如：

e(s'(x1,x2,…,xn),t'(y1,y2,…,yn),r'(z1,z2,…,zn))

s'表示實體的外形結(jié)構(gòu)映射規(guī)則；xi∈s(i＝1,2,…,n)表示影響實體外形結(jié)構(gòu)的參數(shù)；

t'表示實體的表面紋理和光照修飾的映射規(guī)則；yi∈t(i＝1,2,…,n)表示影響實體表面紋理的參數(shù)；

r'表示在外形結(jié)構(gòu)和紋理特征映射規(guī)則完成后，對實體外觀再塑型的映射規(guī)則，zi∈a(i＝1,2,…,n)表示除外形和紋理以外約束外觀的參數(shù)。

其中，v是一個有限變量集，影響著實體可視化的外形結(jié)構(gòu)、表面紋理和視覺外觀，稱為實體屬性變量集；s是一個有限結(jié)構(gòu)變量集，且t是一個有限紋理變量集，且a是一個有限外觀變量集，且

s2：對可視化實體進行分類，并分析影響實體可視化的影響因子和約束關(guān)系；

在生態(tài)學上，對植物和動物的外貌、生活習性、生長環(huán)境、年生類型、地區(qū)分布等都有詳細的介紹和研究。不同類別的植物，其外形結(jié)構(gòu)明顯不同，同一類別不同種類的植物，其外形結(jié)構(gòu)也存在細節(jié)差異。年生類植物的外形結(jié)構(gòu)基本不隨年齡變化，非年生類植物的外形結(jié)構(gòu)可能年齡生長，而絕大部分動物的外形結(jié)構(gòu)都隨年齡而生長。不過，較植物而言，動物的姿態(tài)靈活，使得外形結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)更多樣?；舅兄参锏募y理都要受到季節(jié)的影響，而且一部分植物會伴隨著季節(jié)性的開花結(jié)果，而動物的紋理僅由物種決定。表1和表2分別表示對各類植物和動物的分類以及外影響其形結(jié)構(gòu)和表面紋理的因素。

表1植物的分類以及相應(yīng)的影響因子

表2動物的分類以及相應(yīng)的影響因子

特別的是，人是高級動物，外形結(jié)構(gòu)自然會隨年齡而變化，但與普通動物不一樣的是，人的動作更加靈活多樣，使得人的外形結(jié)構(gòu)更具多態(tài)，同時，不同性別人的外形結(jié)構(gòu)也有明顯差異。雖然人的自主性比較強，但是基本的姿態(tài)類型是有限的，而一般情況下，人的外形結(jié)構(gòu)是類似的，且在一定年齡段內(nèi)，外形結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)也是類似的，這些都便于其外形結(jié)構(gòu)的生成。但由于人接觸的環(huán)境多樣，所以其表面紋理受多種因素直接影響。如：人種、年齡、地域、國籍、職業(yè)、民族、季節(jié)、衣著、發(fā)型和年代等，詳細影響如表3所示。

表3影響人外觀的因素

人工環(huán)境中的實體大多是無生命的，因功能和用途不一分為不同類別，雖然不同類別實體的外觀主要因用途和人為設(shè)計而變化，但總的來說，功能性的實體一般外觀固定，用途性的實體外形結(jié)構(gòu)多態(tài)。根據(jù)各類行業(yè)的標準，每類實體的規(guī)格和型號是固定可查得，從而方便實體的生成。

表4人工制品的分類以及相應(yīng)的影響因子

s3：建立子類實體可視化屬性結(jié)構(gòu)；

根據(jù)分類和影響因子分析，可以知道某一子類實體的可視化屬性結(jié)構(gòu)，例如，樹的可視化屬性結(jié)構(gòu)為

樹(s‘(高度,形落大小,種類,年齡)，t’(季節(jié),種類,開花,結(jié)果)，r‘(年生類型,地區(qū),環(huán)境))

s4：選擇實體外形結(jié)構(gòu)的生成方式，并生成實體模型；

根據(jù)判斷得出樹外形結(jié)型的生成方式為組合式，需要由樹干、一級樹枝、二級樹枝和樹葉組合而成，如圖3(a)、3(b)、3(c)所示。

s5：推理影響因子，生成表面紋理；

根據(jù)文本推理影響因子的信息，在確定影響因子后，根據(jù)信息查詢實際的紋理，并生成紋理信息；在信息缺省情況下，采用默認的信息，并生成紋理信息。

s6：表面紋理和外形結(jié)構(gòu)結(jié)合，并渲染生成實體。

將紋理信息和樹的外形結(jié)構(gòu)結(jié)合，通過渲染生成三維實體，如圖3(d)所示。

以上這些實施例應(yīng)理解為僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明的記載的內(nèi)容之后，技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。