[發明專利]一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法

有效

• 申請號: 201510399135.4
• 申請日: 2015-07-08
• 公開（公告）號: CN105023287B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 劉貴喜;姚李陽;張佳明;武治宇;張家立;黃楠楠
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20
• 代理公司: 西安智萃知識產權代理有限公司61221
• 代理人: 方力平

1.一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：至少包括：

步驟1，構建目標場景，包括三維地形、地物和場景環境；

步驟2，設置激光雷達成像仿真參數，包括位置、探測距離、視場和分辨率；

步驟3，基于過程紋理技術，通過過程紋理算法生成具有紋理分辨率、透明度和顏色的點云紋理；

步驟4，使用著色器對模型的第0層紋理和第1層紋理進行紋理采樣；

步驟5，利用著色算法對點云數據上色；

步驟6，對模型進行透明度測試；

步驟7，經過上述步驟，得到激光雷達的點云效果；

所述的步驟4紋理采樣包括：對模型的第0層紋理和第1層紋理進行紋理像素采樣并最終完成透明度測試的過程；采樣獲取的是對應紋理像素的四元顏色分量，即R分量、G分量、B分量和透明度分量，至少包含以下步驟：

步驟431：判斷模型相對于視點的距離是否小于激光雷達的實際探測距離，若是則執行步驟432，否則執行步驟433；

步驟432：判斷第0層紋理的透明度分量是否等于0.0，若是則執行步驟434，否則執行步驟433；

步驟433：輸出顏色透明度分量為0.0或1.0；

步驟434：輸出顏色透明度分量為第1層紋理的透明度分量。

2.根據權利要求1所述的一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：所述的步驟1構建的目標場景中，地物至少包括：建筑、樹木、車輛、道路、電線桿、高壓電線塔、橋梁、風車；默認目標場景中所有三維模型均已按照通行三維場景仿真方法完成建模，且只顯示第0層紋理，其他層次紋理默認不顯示；

場景環境至少包括如下環境狀態：光照、雨/雪、霧/霾、煙塵、揚塵/沙塵。

3.根據權利要求1所述的一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：所述的步驟3中紋理分辨率設為2的n次方, 與地物自身紋理大小成正比，根據經驗判斷地物的大小之后確定相應數值；透明度是整數，隨機產生于[0,255]之間，對應目標的激光雷達強度信息；顏色對應的RGB三個分量對于所有紋理像素都設為255；然后通過紋理映射將點云紋理作為第1層紋理映射到三維模型的表面上。

4.根據權利要求1所述的一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：所述的步驟5中利用著色算法對點云數據上色，從而達到凸顯目標物體的目的，包括了真彩著色算法、偽彩著色算法，這兩種算法都是在著色器中實現的。

5.根據權利要求4所述的一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：所述真彩著色算法是對點云數據使用對應物體的真實紋理顏色，即紋理采樣獲取的第0層紋理的像素顏色。

6.根據權利要求4所述的一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：所述偽彩著色算法是根據點云數據的高程值進行著色，包括分層著色算法和分段著色算法，分層著色算法又分為動態分層著色算法和靜態分層著色算法；

動態分層著色算法是根據當前激光雷達位置與點云數據的高度差進行著色，而靜態分層著色算法是參照指定高度基準對點云數據進行著色，兩者采用相同的顏色梯度，升序顏色依次為：藍色、綠色、琥珀色和紅色，利用三元顏色分量依次可表示為(0.0,0.0,1.0)、(0.0,1.0,0.0)、(1.0,0.7,0.1)和(1.0,0.0,0.0)；

分段著色算法是針對高度在30米以上的模型，從模型的最低點到一定高度區間內分層著色，然后在模型的后續高度重復這一過程進行著色；此處分層著色采用10個顏色梯度，利用三元顏色分量表示的升序顏色依次為：(0.0,0.0,1.0)、(0.0,0.5,1.0)、(0.0,1.0,1.0)、(0.0,1.0,0.5)、(0.0,1.0,0.0)、(1.0,0.5,0.0)、(0.5,1.0,0.0)、(1.0,1.0, 0.0)、 (1.0,0.5,0.0)和(1.0,0.0,0.0)。

7.根據權利要求1所述的一種用于動態三維場景的激光雷達成像與著色方法，其特征是：所述的步驟6，對模型進行透明度測試以顯示點云效果；至少包含以下四個步驟：

步驟61：啟動透明度測試；

步驟62：確定透明度參考值；

步驟63：確定測試標準；

步驟64：判斷當前激光雷達參數和環境參數是否改變，若是則重新執行步驟62，否則執行步驟7。