[發(fā)明專利]一種虛實物體之間碰撞及遮擋檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810628292.1
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108898676B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳成軍;張石磊;李東年;洪軍
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00
• 代理公司: 福州科揚專利事務所(普通合伙) 35001
• 代理人: 羅立君

1.一種虛實物體之間碰撞及遮擋檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟10、統(tǒng)一計算機端虛擬模型場景坐標系和真實環(huán)境坐標系，使虛實物體都在同一個世界坐標系下，然后將待檢測物體的虛擬三維模型(3)定位在計算機端的虛擬模型場景中；

步驟20、在真實環(huán)境(7)中物理深度相機(1)拍攝真實環(huán)境深度圖像(4)，同時，利用方位跟蹤系統(tǒng)獲得物理深度相機(1)在世界坐標系中的位置和方位；

步驟30、計算機端采集方位跟蹤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，得到物理深度相機(1)的三維方位，定義為第一方位；依據(jù)第一方位選擇能夠拍攝到虛擬三維模型(3)潛在碰撞區(qū)域的第二方位，將虛擬深度相機(2)置于第二方位上；同時，計算機端采集真實環(huán)境深度圖像(4)，并根據(jù)深度相機成像模型合成虛擬三維模型(3)在虛擬深度相機(2)上所成的第一合成深度圖像(5)；

步驟40、根據(jù)第二方位與第一方位之間的方位關(guān)系以及深度相機成像模型，計算第一合成深度圖像(5)上各有效像素點轉(zhuǎn)換成點云數(shù)據(jù)，根據(jù)點云數(shù)據(jù)在第一方位上的深度值，計算合成獲得第二合成深度圖像(6)；

步驟50、利用第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)進行虛實物體之間的碰撞或遮擋檢測和虛實物體之間的距離計算；

所述步驟50中，虛實物體之間的距離計算方法如下：

步驟51、區(qū)域分層分隔：將第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)按照相同方式進行四叉樹結(jié)構(gòu)的遞歸剖分，分隔成大小相同的分隔區(qū)域；遞歸層數(shù)為n，第1層為根節(jié)點，第2層至第n-1層均為子節(jié)點，第n層為葉子節(jié)點；

步驟52、計算分隔區(qū)域深度值范圍：在每一層節(jié)點的每個分隔區(qū)域中存儲該分隔區(qū)域中深度值的范圍，即深度值的最大值和最小值，然后分別建立第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)的四叉樹遞歸分割模型；

步驟53、基于層次遞進的搜索第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)的深度值范圍有交集的區(qū)域：使用第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)的四叉樹遞歸分割模型，按照逐層遞進的方法進行搜索查找，首先比較兩張深度圖像的第一層根節(jié)點的深度值范圍是否存在交集，若無交集，則證明二者之間不存在遮擋或碰撞，則不進行距離計算，若存在交集，則繼續(xù)逐個檢查下一層子節(jié)點的各分隔區(qū)域的深度值范圍是否存在交集，若無交集，則不進行距離計算，若存在交集，則檢查存在交集的分隔區(qū)域的下一層子節(jié)點的各分隔區(qū)域的深度值范圍是否存在交集，同理類推，直至檢查至葉子節(jié)點的各分隔區(qū)域的深度值范圍存在交集時，則要根據(jù)存在交集的分隔區(qū)域內(nèi)像素的位置坐標進一步計算該分隔區(qū)域內(nèi)虛實物體之間實際距離；

步驟54、利用深度相機成像模型將第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)在葉子節(jié)點中存在交集的分隔區(qū)域內(nèi)的所有相對應像素轉(zhuǎn)為兩組3D點云數(shù)據(jù)，通過兩組點云數(shù)據(jù)計算虛實物體之間的實際距離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種虛實物體之間碰撞及遮擋檢測方法，其特征在于：改變所述物理深度相機(1)的方位，重復所述步驟30至步驟50，進行不同方位的虛實物體之間的碰撞或遮擋檢測，以及虛實物體之間的距離計算。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種虛實物體之間碰撞及遮擋檢測方法，其特征在于：所述步驟50中，碰撞或遮擋的判斷過程為：比較第二合成深度圖像(6)和真實環(huán)境深度圖像(4)上像素坐標相通的像素點的深度值大小，如果真實環(huán)境深度圖像(4)像素點的深度值大于第二合成深度圖像(6)對應像素點的深度值，則不存在遮擋或者碰撞，否則，則存在遮擋或者碰撞。