[發(fā)明專利]基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201410476556.8 | 申請日： | 2014-09-17 |
| 公開（公告）號： | CN104268323A | 公開（公告）日： | 2015-01-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 黃曦;柴國貝;田利敏;張建奇;王曉蕊;劉德連 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安電子科技大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50;G06T17/00 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責任公司 61200 | 代理人： | 徐文權(quán) |
| 地址： | 710071*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 基于 光線 跟蹤 激光雷達 場景 仿真 方法 | ||
1.基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法，其特征在于：利用光線跟蹤技術(shù)計算出目標和背景在激光接收器方向上對激光的直接反射亮度值后，加上對場景中其他物體的間接反射亮度值，并添加探測器噪聲模擬激光雷達的成像結(jié)果；
具體步驟如下：
(1)在3DMAX中生成三維網(wǎng)格模型并獲取三維模型每個頂點的位置、法線信息；
(2)根據(jù)步驟(1)中得到的場景的位置信息以及光線跟蹤的原理生成光線，光線與場景進行相交檢測得到光線與場景最近的交點；
(3)計算交點處對激光光源的直接反射分量和對環(huán)境中其他物體的間接反射分量，并將兩部分相加；
(4)對屏幕中所有的像素進行步驟(2)-(3)的操作，得到整個視場的計算結(jié)果；
(5)在步驟(4)計算的結(jié)果上添加固定噪聲；
(6)將步驟(5)的結(jié)果進行線性量化，即得到激光雷達成像的仿真場景。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法，其特征在于：所述步驟(1)使用KD樹的結(jié)構(gòu)對三維模型信息進行組織。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法，其特征在于：所述步驟(2)由激光接收器發(fā)出通過屏幕的光線，將光線與場景進行求交運算得到交點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法，其特征在于：所述步驟(3)具體步驟如下：
3a)計算交點處對激光光源的直接反射分量Ldirect；
其中，PT為激光器的發(fā)射功率，θ0為光束發(fā)散角的半角，θi為激光與面元ΔS法線的夾角，R為面元ΔS與激光雷達之間的距離；為雙向反射率函數(shù)，采用Schlick提出的雙向反射函數(shù)反射模型(Schlick?BRDF)；
3b)計算交點處對周圍環(huán)境中其他物體的間接反射分量Lindirect；
根據(jù)光線跟蹤的算法原理以及光線傳輸?shù)脑恚诮稽c處向周圍環(huán)境空間內(nèi)發(fā)出光線，計算這些光線對交點的反射分量；
3c)將步驟3a)和步驟3b)的計算結(jié)果相加得到當前計算點的在激光接收器方向上的輻射值Lreflect，Lreflect＝Ldirect+Lindirect。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法，其特征在于：所述固定噪聲用Pn＝L·Noise()表示，Noise()為平均值為0、噪聲的方差為1的標準噪聲發(fā)生函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光線跟蹤的激光雷達場景仿真方法，其特征在于：所述步驟(6)使用線性灰度量化方法對得到的輻射計算結(jié)果進行灰度量化，得到8位的灰度圖像灰度值:其中，Lmin和Lmax為步驟(3)中計算的場景輻射值的上下限，Lr為場景添加過噪聲后亮度值，Lmin和Lmax為整個場景中Lr所取的最大值和最小值。
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