CN114612733A - 一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法、终端及可读存储介质 - Google Patents

一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法、终端及可读存储介质 Download PDF

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CN114612733A
CN114612733A CN202210269306.1A CN202210269306A CN114612733A CN 114612733 A CN114612733 A CN 114612733A CN 202210269306 A CN202210269306 A CN 202210269306A CN 114612733 A CN114612733 A CN 114612733A
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Abstract

本发明提供一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法、终端及可读存储介质,针对含有内部障碍物的虚拟空间平面图,采用基于Voronoi图的剪枝算法和交互式修改策略,快速提取带有环路的虚拟路径图;采用分段式虚拟路径图映射方法,将虚拟路径图拆分为若干子虚拟路径链并确定映射顺序,从而进行逐个映射;通过采用“虚边”记录子虚拟路径链环路关系,保证映射结果的连续性;利用子虚拟路径链不同的映射顺序,计算出不同的潜在映射结果,并选择重置最少、路径总曲率最低的映射结果作为实际路径图。本发明能够有效适用于不同形状和大小的虚拟空间,并且在减少边界碰撞的前提下,保证用户漫游体验。

Description

一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法、终端及可 读存储介质
技术领域
本发明涉及虚拟现实及人机交互技术领域,具体涉及一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
虚拟现实技术是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术以及人工智能技术等交叉与综合的结果,已经成为当前的研究热点之一。通过逼真的虚拟画面,虚拟现实技术能够为用户提供包含视、听、触觉等在内的多种感官信息模拟,使得用户沉浸于虚拟场景中,获得身临其境的感知体验。其中,通过真实行走的漫游方式能够显著增强虚拟漫游的体验效果,并逐渐出现了多种不同的实现方案。相比于传统的基于空间定位技术的漫游方式,重定向行走漫游方法允许用户通过真实行走改变自身实际位置的方式实现在虚拟场景中的漫游,其技术手段更贴近用户的真实行走方式,因而用户体验更佳。通过采用重定向行走漫游方法,现有技术手段能够实现用户通过在小范围物理空间中真实行走来探索更大范围的虚拟空间。然而,上述解决方案仍然存在部分缺陷,主要如下:
现有重定向行走漫游方法往往针对特定虚拟空间进行技术实现,当虚拟空间结构或尺寸变化时,需要针对性的做出调整和重新规划,方法灵活性不足;
一些基于虚拟路径的重定向行走漫游方法在实现过程中针对不包含内部障碍物的虚拟空间进行设计,所考虑的虚拟路径不包含环路结构,不能适用于包含环路的虚拟路径,方法通用性有待提升;
许多重定向行走漫游方法通常根据用户当前物理空间位置状态进行虚拟位置状态更新,不考虑用户未来的运动趋势,方法优化程度不高,用户在漫游中经常与物理空间边界发生碰撞。
发明内容
本发明提供一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,方法能够针对含有内部障碍物的虚拟空间快速提取相应虚拟路径图,并采用分段式虚拟路径图映射方法,将虚拟路径图映射到物理空间中,从而实现用户在物理空间中的重定向行走漫游。
方法包括:步骤一、根据输入的虚拟空间平面SV,通过基于Voronoi图的剪枝算法提取虚拟空间的路径图RMV
步骤二、对路径图RMV进行映射,将其拆分为若干子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000021
并进行逐个映射;
步骤三、计算子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000022
中所有潜在的映射顺序,并添加虚边来记录环路子虚拟路径链之间的连接关系;
步骤四、按照预设映射顺序,对每个
Figure BDA0003553920740000023
采取子路径链映射方法进行映射,利用物理空间边界和重定向行走增益优化约束条件,将所有子虚拟路径链映射到物理空间SR中,得到最优的子实际路径链集
Figure BDA0003553920740000024
并将
Figure BDA0003553920740000025
组合为一个实际路径图RMR
步骤五、按照不同的子路径链映射顺序,重复步骤四将RMV映射到物理空间SR,得到潜在映射结果集并从中选择映射成本最小的最优映射结果RMR
进一步需要说明的是,步骤一中,配置Voronoi图作为虚拟空间路径图;
采用离散曲线演化方法逐渐简化虚拟空间边界,对虚拟空间路径图进行剪枝,简化路径图的冗余部分,将过短的路径去除;
利用交互式修改界面,对自动生成的虚拟空间路径图进行调整,得到预期的虚拟路径图结果。
进一步需要说明的是,步骤二中,对路径图RMV进行分析,将所有度d≥3的路径点
Figure BDA0003553920740000026
作为分支顶点,将虚拟路径图RMV分解为若干子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000027
每条子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000028
由一组首尾相连的路径集合
Figure BDA0003553920740000029
组成。
进一步需要说明的是,步骤三还包括:随机采用某个分支顶点
Figure BDA00035539207400000210
作为映射起点,构建子虚拟路径链
Figure BDA00035539207400000211
的映射顺序;
如果子虚拟路径链
Figure BDA00035539207400000212
与其他子虚拟路径链
Figure BDA00035539207400000213
存在环路关系,即
Figure BDA00035539207400000214
的起点与
Figure BDA00035539207400000215
的终点相连,利用虚边记录子虚拟路径链的先后关系,为具有环路结构的虚拟路径图生成合理的映射顺序。
进一步需要说明的是,步骤四还包括:按照步骤三的映射顺序,对每条子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000031
进行逐个映射;
在映射过程中,采用重定向行走准则进行约束,使得映射结果中路径弯曲程度不会超出用户的感知上限;
采用物理空间边界作为约束条件;
在确定约束条件后,采用曲率增益对子虚拟路径链中的路径进行弯曲,利用平移增益对映射路径的长度进行缩放,在映射路径超出物理空间边界时采用重置对路径方向进行调整;
基于重定向操作构建相应的映射优化目标,使得映射后的子实际路径链
Figure BDA0003553920740000032
在满足路径弯曲度上限的条件下,使用预设数量的重置次数,获得子实际路径链集
Figure BDA0003553920740000033
并组合为一个实际路径图
Figure BDA0003553920740000034
进一步需要说明的是,步骤五还包括:
选取每个分支顶点
Figure BDA0003553920740000035
作为映射起点,利用步骤四的映射过程,生成潜在映射结果集
Figure BDA0003553920740000036
通过每个潜在映射结果的总曲率大小和重置次数计算映射成本,并选择映射成本最小的实际路径图
Figure BDA0003553920740000037
作为最优映射结果。
本发明还提供一种实现基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的终端,包括:存储器,用于存储计算机程序及基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法;处理器,用于执行所述计算机程序及基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,以实现基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的步骤。
本发明还提供一种具有基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的计算机可读存储介质,计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的步骤。
从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:
本发明提供的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法采用Voronoi图和剪枝算法自动生成虚拟路径图,有效减少了虚拟路径图的冗余程度,降低了后序映射过程的计算复杂度;支持设计人员交互式修改虚拟路径图,使得虚拟空间的路径图生成更为灵活。
本发明提供的分段重定向映射方法构建重定向映射方法,将虚拟路径图切割为若干子虚拟路径链并逐个映射到物理空间内,并引入“虚边”来记录虚拟路径图的环路,使得映射方法适用于具有环路结构的虚拟路径图,提升了重定向映射的通用性。
本发明在映射过程中以物理空间边界及重定向行走的重置和曲率增益作为优化及约束条件,通过最小化映射成本,获得重置点最少、路径总曲率最低的实际路径图。因此,本发明能够在漫游中有效减少用户与物理空间边界的碰撞,并进一步显著降低漫游路径的整体弯曲程度,减少用户察觉虚实运动方向偏差的可能性,保证用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法流程图;
图2为虚拟路径图生成示例图;
图3为交互式路径修改示例图;
图4为无环路虚拟路径映射顺序图映射顺序原理图;
图5为带环路虚拟路径映射顺序图;
图6为利用曲率和平移增益依次映射虚拟路径;
图7为采用重置处理映射出界部分图;
图8为环路虚拟路径图映射顺序图;
图9为通过虚边实现环路子虚拟路径链的连接图;
图10为映射结果示例图;
图11为实际应用示例图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明提供的分段重定向映射方法附图中所示的方框图仅仅是功能实体,不一定必须与物理上独立的实体相对应。即,可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本发明提供的分段重定向映射方法中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接,也可以是电的,机械的或其它的形式连接。
本发明提供的分段重定向映射方法能够针对含有内部障碍物的虚拟空间快速提取相应虚拟路径图,并采用分段式虚拟路径图映射方法,将虚拟路径图映射到物理空间中,从而实现用户在物理空间中的重定向行走漫游。
本发明首先对输入的虚拟空间平面图进行预处理,采用基于Voronoi图的剪枝算法提取虚拟空间的路径图并采用交互式修改策略,允许设计人员对虚拟空间路径图进行适当微调。然后,采用分段式虚拟路径图映射方法,将虚拟路径图进行拆分,得到若干子虚拟路径链,确定不同的映射顺序。在映射过程中,采用动态规划策略,将物理空间边界及重定向行走增益准则作为优化约束条件,实现子虚拟路径链到物理空间的映射,得到相应的子实际路径链。通过将子实际路径链进行组合,获得一个实际路径图作为潜在映射结果。最后,通过采用不同的映射顺序,得到一组潜在映射结果,从中选择映射成本最小的实际路径图作为最终结果。在获得虚实路径图映射关系后,用户可以在物理空间中沿着实际路径图进行行走,感知到自身沿着虚拟路径图漫游,从而实现用户在小范围物理空间中通过重定向行走漫游大范围虚拟空间。
具体来讲,本发明对于输入的虚拟空间平面图进行处理,利用重定向映射方法,将虚拟路径图映射到物理空间,从而允许用户通过小型物理空间内的真实行走来探索大型虚拟空间。在漫游过程中,用户在物理空间内沿映射后路径行走,并感觉到自身在虚拟空间中沿着虚拟路径漫游。本发明主要所采用以下实施步骤,如图1所示:
1)对输入的虚拟空间平面图进行处理,提取虚拟空间多边形边界并生成相应的Voronoi图作为虚拟路径图。对于虚拟路径图中的冗余部分,采用基于离散曲线演化的剪枝算法进行移除。利用交互式路径修改界面,允许设计人员根据实际需求对虚拟路径图进行修改,从而确定最终的虚拟路径图;
2)对虚拟路径图进行分析,将所有度d≥3的路径点
Figure BDA0003553920740000061
作为分支顶点,将虚拟路径图RMV分解为若干子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000062
每条子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000063
由一组首尾相连的路径集合
Figure BDA0003553920740000064
组成;
3)随机选取某个分支顶点
Figure BDA0003553920740000065
作为RMV的映射起点,确立所有子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000066
的映射顺序
Figure BDA0003553920740000067
Figure BDA0003553920740000068
包含环路关系时,通过“虚边”记录子虚拟路径链之间的先后顺序,从而保证环路的连续性;
4)依据确立的映射顺序,对每条子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000069
进行逐个映射。在映射过程中,将曲率增益上限、平移增益上限和物理空间边界作为约束条件,依次映射
Figure BDA00035539207400000610
的每条路径
Figure BDA00035539207400000611
为保证映射结果满足物理空间边界约束,采用重置技术对超出物理空间的路径进行调整。将路径弯曲程度和重置次数作为路径映射的优化目标,通过最小化优化函数,将
Figure BDA00035539207400000612
映射为子实际路径链
Figure BDA00035539207400000613
5)将映射后的子实际路径链集合
Figure BDA00035539207400000614
进行重新组合,构建相应的实际路径图
Figure BDA0003553920740000071
并获取路径整体弯曲程度和重置次数,从而计算映射顺序
Figure BDA0003553920740000072
下RMV的映射成本。依次选择不同的映射起点
Figure BDA0003553920740000073
并构建相应的映射顺序
Figure BDA0003553920740000074
计算不同映射顺序下RMV的映射结果集
Figure BDA0003553920740000075
从中选择映射成本最小的实际路径图RMR作为目标结果,从而获取虚实空间的映射关系F:RMV→RMR
6)将RMR应用到物理空间中,通过计算虚实空间反向映射关系F':RMR→RMV,利用用户的实际位置xr(τ)及朝向δr(τ),计算用户在虚拟空间中的位置xv(τ)及朝向δv(τ),其中τ为当前系统时刻。通过上述方式,实现用户的实时漫游,使得用户在物理空间中沿着实际路径图RMR行走时感觉自身在虚拟空间中沿着虚拟路径图RMV漫游。
如图2所示,在输入虚拟空间平面图后,本发明首先提取虚拟空间的多边形轮廓并以此生成相应的VD图。对于虚拟空间VD图中包含的长度过短的路径等冗余部分,采用基于DCE的剪枝算法将VD图中冗余的顶点和边进行去除。设虚拟空间平面多边形形状P包含n个多边形顶点,本发明利用DCE原理生成一系列简化的多边形形状{Pn,Pn-1,...,Pm}。其中,多边形Pn-(m+1)是通过从上一个多边形Pn-m中移除具有最小形状贡献度K的多边形顶点所获得的。对于P中某个轮廓顶点v,其多边形贡献度K(v)被定义为:
Figure BDA0003553920740000076
其中,s1和s2是连接到v的轮廓线段,β(s1,s2)是s1和s2之间的夹角大小,l是长度计算函数。在每次多边形简化步骤中,将一对连续轮廓线段s1和s2替换为连接这两条线段端点的单个线段。本发明通过DCE逐渐简化虚拟空间的多边形轮廓,并以此逐步删除VD中与被删除轮廓线段相关联的顶点和路径,逐渐简化VD,从而获得虚拟空间路径图。
如图3所示,本发明设计实现了一个交互修改界面,允许设计人员在自动生成的虚拟路径图基础上自主调整虚拟路径图。在界面中,设计人员可以通过拖动或删除顶点的方式对虚拟路径图进行修改,或者在虚拟空间平面图中添加内部障碍来获得更复杂的虚拟路径图生成结果。
如图4和图5所示,本发明基于分支顶点对虚拟路径图进行分割,并以此对各子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000081
的映射顺序进行计算。当虚拟路径图无环路结构时,随机选取某个分支顶点
Figure BDA0003553920740000082
作为根节点,使用深度优先搜索法(Depth First Search,DFS)将
Figure BDA0003553920740000083
的顺序表示为以
Figure BDA0003553920740000084
为根节点的树
Figure BDA0003553920740000085
的每条边对应一条
Figure BDA0003553920740000086
Figure BDA0003553920740000087
的搜索顺序作为虚拟路径图映射顺序。图中数字表示了各子虚拟路径链的映射顺序。
当虚拟路径图含有环路结构时,由于虚拟路径图中含有环路子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000088
(即
Figure BDA0003553920740000089
的终点与已搜索过的某个子路径链
Figure BDA00035539207400000810
的起点相连),因此本发明设计了一种“虚边”数据结构来处理环路连接问题。针对根节点
Figure BDA00035539207400000811
本发明对
Figure BDA00035539207400000812
应用DFS来计算搜索树
Figure BDA00035539207400000813
直到找到某条子虚拟路径链
Figure BDA00035539207400000814
该路径链的终点已经在另一条路径链
Figure BDA00035539207400000815
中作为起点被DFS访问过。然后在
Figure BDA00035539207400000816
的终点和
Figure BDA00035539207400000817
的起点之间添加一条虚边,并从
Figure BDA00035539207400000818
的祖先节点重新启动DFS。在完成
Figure BDA00035539207400000819
的DFS之后,可以得到了包含额外虚边的搜索树
Figure BDA00035539207400000820
其中,虚边不代表树的真实边,其只用于记录两个环路子虚拟路径链之间的连接关系。
如图6和图7所示,本发明对虚拟空间SV中的每条子虚拟路径链
Figure BDA00035539207400000821
按照映射顺序逐个映射,并在映射路径超出物理空间SR边界时应用重置。为了对映射过程进行约束,对采用的曲率增益gC和平移增益gT上限分别进行约束,将其最大值分别设置为
Figure BDA00035539207400000822
Figure BDA00035539207400000823
对于物理空间边界约束,将SR表示为一组边界{L1,…,LQ},其中Q是SR边界个数。设oc为SR的中心,xr为实际路径图RMR上的任意点,则边界约束是使所有xr和oc都在每个边界Lq∈{L1,…,LQ}的同一侧。
在映射时,将
Figure BDA00035539207400000824
每条路径按照先后顺序依次映射到SR中。设
Figure BDA00035539207400000825
包含四条路径及五个路径端点{a0,a1…,a4},则映射结果
Figure BDA00035539207400000826
包含四条弯曲后的路径及相应的映射端点{b0,b1…,b4}。对于某段路径aiai+1,利用曲率增益对进行弯曲并采用平移增益将其长度进行缩放(其中弯曲和缩放的最大程度满足增益上限
Figure BDA00035539207400000827
Figure BDA00035539207400000828
),从而获得相应的映射路径bibi+1。在处理路径连接处时,
Figure BDA00035539207400000829
相邻路径的夹角与映射路径的切线夹角相同。当某条映射路径bibi+1超出物理空间边界时,对其采用重置技术,使得路径出界部分被旋转到物理空间中。设p是bibi+1
Figure BDA00035539207400000830
边界的交点,将bibi+1的出界部分围绕点p进行重新定位,不断对其旋转直到该部分被包含在SR中。
如图8和图9所示,是含有环路结构虚拟路径图的映射过程。设虚拟路径图RMV按照
Figure BDA0003553920740000091
Figure BDA0003553920740000092
的顺序进行映射。其中,子虚拟路径链
Figure BDA0003553920740000093
Figure BDA0003553920740000094
通过虚边连接的环路子虚拟路径链,
Figure BDA0003553920740000095
的映射顺序优先于,
Figure BDA0003553920740000096
Figure BDA0003553920740000097
Figure BDA0003553920740000098
的映射步骤如下:
1)对
Figure BDA0003553920740000099
进行直接映射,记录映射结果
Figure BDA00035539207400000910
的起点b0作为
Figure BDA00035539207400000911
映射结果
Figure BDA00035539207400000912
的目标终点;
2)在
Figure BDA00035539207400000913
的映射过程中增加额外约束,使得映射结果受到距离函数d(b0,b'0)≤doverlap的约束,其中b'0
Figure BDA00035539207400000914
潜在映射结果的终点,doverlap=0.2m是评估映射结果终点位置是否与目标终点位置发生“重叠”的判断参数;
3)对
Figure BDA00035539207400000915
进行多次映射,直到某个映射结果
Figure BDA00035539207400000916
的终点位置与目标终点位置b0满足上述约束条件。
如图10所示是利用本发明基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法处理几种不同形状和大小的虚拟空间及映射结果的示例图。示例中采用的物理空间均为3.5×3.5的正方形区域。本发明能够针对不同的虚拟路径图进行映射,生成相应的实际路径图。
如图11所示,本发明在虚拟博物馆漫游场景下进行了实际应用。所采用的虚拟空间布局大小为19.2m×13.5m,物理空间大小为3.5m×3.5m。示例中用户在物理空间中沿着映射后的实际路径行走,同时感知到自身在虚拟空间中沿着虚拟路径漫游。
本发明提供的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明提供的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法储存到计算机可读存储介质中,通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM,U盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的索引方法。
所属技术领域的技术人员能够理解,基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此,本公开的各个方面可以具体实现为以下形式,即:完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等),或硬件和软件方面结合的实施方式,这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,其特征在于,方法包括:
步骤一、根据输入的虚拟空间平面SV,通过基于Voronoi图的剪枝算法提取虚拟空间的路径图RMV
步骤二、对路径图RMV进行映射,将其拆分为若干子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000011
并进行逐个映射;
步骤三、计算子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000012
中所有潜在的映射顺序,并添加虚边来记录环路子虚拟路径链之间的连接关系;
步骤四、按照预设映射顺序,对每个
Figure FDA0003553920730000013
采取子路径链映射方法进行映射,利用物理空间边界和重定向行走增益优化约束条件,将所有子虚拟路径链映射到物理空间SR中,得到最优的子实际路径链集
Figure FDA0003553920730000014
并将
Figure FDA0003553920730000015
组合为一个实际路径图RMR
步骤五、按照不同的子路径链映射顺序,重复步骤四将RMV映射到物理空间SR,得到潜在映射结果集并从中选择映射成本最小的最优映射结果RMR
2.根据权利要求1所述的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,其特征在于,
步骤一中,配置Voronoi图作为虚拟空间路径图;
采用离散曲线演化方法逐渐简化虚拟空间边界,对虚拟空间路径图进行剪枝,简化路径图的冗余部分,将过短的路径去除;
利用交互式修改界面,对自动生成的虚拟空间路径图进行调整,得到预期的虚拟路径图结果。
3.根据权利要求1所述的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,其特征在于,
步骤二中,对路径图RMV进行分析,将所有度d≥3的路径点
Figure FDA0003553920730000016
作为分支顶点,将虚拟路径图RMV分解为若干子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000017
每条子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000018
由一组首尾相连的路径集合
Figure FDA0003553920730000019
组成。
4.根据权利要求1所述的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,其特征在于,
步骤三还包括:随机采用某个分支顶点
Figure FDA00035539207300000110
作为映射起点,构建子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000021
的映射顺序;
如果子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000022
与其他子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000023
存在环路关系,即
Figure FDA0003553920730000024
的起点与
Figure FDA0003553920730000025
的终点相连,利用虚边记录子虚拟路径链的先后关系,为具有环路结构的虚拟路径图生成合理的映射顺序。
5.根据权利要求1所述的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,其特征在于,
步骤四还包括:按照步骤三的映射顺序,对每条子虚拟路径链
Figure FDA0003553920730000026
进行逐个映射;
在映射过程中,采用重定向行走准则进行约束,使得映射结果中路径弯曲程度不会超出用户的感知上限;
采用物理空间边界作为约束条件;
在确定约束条件后,采用曲率增益对子虚拟路径链中的路径进行弯曲,利用平移增益对映射路径的长度进行缩放,在映射路径超出物理空间边界时采用重置对路径方向进行调整;
基于重定向操作构建相应的映射优化目标,使得映射后的子实际路径链
Figure FDA0003553920730000027
在满足路径弯曲度上限的条件下,使用预设数量的重置次数,获得子实际路径链集
Figure FDA0003553920730000028
并组合为一个实际路径图
Figure FDA0003553920730000029
6.根据权利要求1所述的基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,其特征在于,
步骤五还包括:
选取每个分支顶点
Figure FDA00035539207300000210
作为映射起点,利用步骤四的映射过程,生成潜在映射结果集
Figure FDA00035539207300000211
通过每个潜在映射结果的总曲率大小和重置次数计算映射成本,并选择映射成本最小的实际路径图
Figure FDA00035539207300000212
作为最优映射结果。
7.一种实现基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的终端,其特征在于,包括:
存储器,用于存储计算机程序及基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法;
处理器,用于执行所述计算机程序及基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法,以实现如权利要求1至6任意一项所述基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的步骤。
8.一种具有基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1至6任意一项所述基于环路虚拟路径图的分段重定向映射方法的步骤。
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