(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111515157.4 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 多伦互联网技 术有限公司 地址 211112 江苏省南京市江宁区天印大 道1555号1幢 (72)发明人 徐鹏程　于闯亮　沈智波　孔令亮　 张铁监　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 徐莹 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 3/40(2006.01) G06T 17/00(2006.01)G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果 的方法及设备 (57)摘要 本发明公开了一种模拟雨天车窗玻璃雨滴 和雨刮器刮动效果的方法及设备， 包括： 建立车 辆挡风玻璃三维空间模型， 将模型放入uv坐标系 中并切割成多个等分的方格,每一个方格作为绘 制水珠的坐标系； 拟合噪声 函数、 拉升函数、 运动 曲线函数， 为水珠计算X轴的拉升值以及y轴的运 动值， 计算水珠坐标及像素偏移值， 计算拖尾水 珠坐标及像素偏移值并叠加为一个像素偏移值； 对原始图像进行偏移采样得到水珠滑 落的图像， 进行模糊算法 处理得到模拟水汽效果图像； 计算 两个弧度距离场， 并叠加为一个弧度距离场； 将 模拟水汽效果图像和原始 图像经过弧度距离场 混合， 得到最终模拟效果图像。 本发明大大提高 了模拟真实感、 易于快捷部署模拟且效果更好， 效率更佳。 权利要求书3页 说明书8页 附图11页 CN 114201832 A 2022.03.18 CN 114201832 A 1.一种模拟雨天车窗玻璃雨 滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1:建立车辆挡风玻璃三维空间模型 S2:假设时间变化量为t， 将建立的车辆挡风 玻璃三维空间模 型 放入uv坐标系中， 即模 型坐标系uv(x,y)； 计算车辆挡风玻璃三维空间模型 的uv坐标y轴的拉升值w； 给模型坐标 系uv(x,y)的y轴加一个 随时间t累加的偏移值,让车辆挡风玻璃三维空间模型 的uv坐标 向下运动； S3:在模型uv坐标系中将车辆挡风玻璃三维空间模型 切割成多个等分的方格， 将切割 好的每一个方格作为绘制水 珠的坐标系gv， 即水 珠坐标系gv(x,y)； S4:拟合噪声函数， 计算每一个方格的随机噪声值n； 拟合水珠坐标在x轴方向上随拉升 值w变化的拉升函数f(w)并叠加随机噪声值n使水珠在x轴方向上拉升运动； 拟合水珠坐标 在y轴方向上随时间t积累的运动曲线函数f(t)使水珠在y轴方向上变速运动； 通过水珠坐 标系gv(x,y)以及拉升函数f(w)拓展计算出拖尾水珠坐标系dv,即拖尾水珠坐标系dv(x, y)； 根据拉升函数f(w)和运动曲线函数f(t)计算水珠在水珠坐标系gv 下的坐标dropPos(x, y)并计算出水珠像素偏移值； 根据拖尾水珠坐标系dv计算出拖尾水珠的坐标dr opTrailPos (x,y)并计算拖尾水珠像素偏移值； 合并水珠像素偏移值与拖尾水珠像素偏移值为一个像 素偏移值co l； S5:假设输入一幅图像为输入的原始图像T2,利用S4步骤得到的像素偏移值col对原始 图像T2进 行偏移采样得到水珠滑落的图像， 再对 水珠滑落图像进 行模糊算法处理得到模糊 后的模拟水汽效果图像T1； S6:计算模拟雨刮器刮动形态时的两个弧度距离场， 并叠加计算出的两个弧度距离场 为一个弧度距离场T3； S7:将模拟水汽效果图像T1和原始图像T2通过弧度距离场T3进行混合， 得到一个最终 模拟效果图像。 2.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S1中建立的车辆挡风玻璃三维空间模型 是一个四边形模型。 3.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S2中车辆挡风玻璃三维空间模型 的uv坐标系为左下角(0,0)、 左上角(0,1)、 右 上角(1,1)、 右下角(1,0)。 4.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S2中车辆挡风玻璃三维空间模型 的uv坐标y轴的拉升值w＝uv.y*10， 及uv坐标 向下运动的公式为:uv.y+＝t* 0.25。 5.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S3中将车辆挡风玻璃三维空间模型 切割成多个等分的方格， 具体为： S3‑1、 将车辆挡风玻璃三维空间模型 的uv坐标系uv(x,y)的范围从0～1映射为0～10, 映射公式:uv＝uv*10； S3‑2、 再通过frac(uv)， frac函数将uv坐标系变为x和y轴分别为10*10的方格， 每个方 格的范围是0～1区间， 计算水珠的坐标系gv＝frac(uv) ‑0.5,使得10*10的方格每个范围变 为‑0.5～0.5区间。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114201832 A 26.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S4具体为： S4‑1、 拟合噪声函数， 定义一个二维坐标q(x,y),q.x＝123.34， q.y＝345.45， 该函数输 入一个坐标值p(x,y)， 经过p＝frac(p*q),p+＝dot(p,p+34.345)计算， 输 出随机噪声 值n＝ p.x*p.y， 其中， dot()为计算 点乘函数； S4‑2、 拟合拉升函数公式为： f(w)＝si n(3w)sin(w)^6； S4‑3、 拟合运动曲线函数公式为： f(t)＝ ‑sin(t+sin(t+sin(t)*0.5))； S4‑4、 为水珠计算一个x轴的拉升值公式为x＝(n ‑0.5)*0.8； x +＝(0.4‑abs(x))*f(w)， 其中， abs()为取绝对值函数； 为水珠计算一个y轴的运动值公式为y＝f(t)； y ‑＝(gv.x‑ x)*(gv.x ‑x)； S4‑5、 计算水珠坐标空间下的水珠坐标位置， 假定偏移向量为m1(x,y),其中m1.x为步 骤S4‑4中计算的x轴的拉升值， m1.y为步骤S4 ‑4中计算的y轴的运动值， 水珠坐标公式为: dropPos＝gv ‑m1； 由dropPos计算水珠像素偏移值drop＝smoothstep(0.05,0.03,length (dropPos) )； S4‑6、 计算拖尾水珠空间下的拖尾水珠坐标系d(x,y),假定偏移向量为m2(x,y),其中 m2.x为步骤S4 ‑4计算的x轴的拉升值， m2.y＝t *0.25,拖尾水珠坐标系公式为:d(x,y)＝gv ‑ m2； 计算拖尾水珠坐标dropTrai lPos,公式为： dropTrai lPos.x＝d.x； dropTrai lPos.y＝(frac(d.y*8)/8) ‑0.03； 由dropTrailPos计算拖尾水珠像素偏移值dropTrail＝smoothstep(0.03,0.02, length(dropTrai lPos))； S4‑7、 叠加水珠像素偏移值和拖尾水珠像素偏移值为一个像素偏移值col， 其公式为 col＝drop+dropTrai l。 7.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S5得到模糊后的模拟水汽效果图像T1， 具体步骤为： S5‑1、 将S4步骤得到的像素偏移值col用来做原始图像T2的纹理采样， 得到原始图像经 过纹理坐标偏移后的图像， 即水滴滑落的图像； S5‑2、 利用均值模糊算法处理S5 ‑1中得到的水滴滑落的图像： 利用步骤S4中拟合的噪 声函数， 将车辆挡风玻璃三维空间模型 的uv坐标uv(x,y)作为输入值， 假定输出的随机噪 声值为a,二维向量e(x,y),e.x＝sin(a),e.y＝cos(a)； 计算偏移值offset的公式为: offset＝e*0.01,通过offset偏移值采样水滴滑落的图像得到偏移的像素值， 循环采样四 次， 每次循环输出随机噪声值a+＝1,经过四次采样的偏移像素值相加除以4取平均像素值 作为新的像素值， 由新的像素值组成得到模糊后的模拟水汽效果图像T1。 8.根据权利要求1所述模拟雨天车窗玻璃雨滴和雨刮器刮动效果的方法， 其特征在于， 所述步骤S6叠加两个弧度距离场为 一个弧度距离场T3， 具体为： S6‑1、 给出弧度距离场函数的定义， 输入参数一共有4个， uv坐标点uv(x,y),中心坐标 点c(x,y),角度值angle,距离值 len； S6‑2、 计算uv坐标点与中心坐标点的向量dir＝uv ‑center； 计算uv坐标点与中心坐标点的距离dist＝ length(dir)； 计算向量dir与uv坐标系x轴的夹角ang＝atan2(dir.y,dir.x)；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114201832 A 3