[發明專利]單目視覺測量合作靶標視景仿真系統

有效

• 申請號: 201910851156.3
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110555902B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 姜瑞凱;邸男;武治國;李靜宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/50;G01B11/24;G01C11/00;G06F3/0481
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

本發明涉及單目視覺測量合作靶標視景仿真系統，包括合作靶標模型加載模塊、背景模型加載模塊、視景渲染模塊、運動模型加載模塊和人機交互模塊等，其中合作靶標模型加載模塊用于加載合作靶標模型文件；背景模型加載模塊用于將背景模型載入系統內存；視景渲染模塊用于根據人機交互模塊輸入的相機參數和相機位置設置視場大小、視點位置和視點方向，繪制合作靶標三維圖形和顯示背景紋理圖片，設置全局環境光照和模擬主動照明光照；運動模型加載模塊用于繪制對應視角的合作靶標三維圖形。本發明可以實現無需實物，只需導入合作靶標模型文件，在算法設計階段快速完成閉環仿真驗證，同時可以提供靶標在相機坐標系下的真實值，用以驗證算法的測量精度。

技術領域

本發明涉及視景仿真技術領域，特別是涉及一種單目視覺測量合作靶標視景仿真系統。

背景技術

光學視覺測量技術是一種建立在光電子技術和機器視覺技術基礎至上的新興測量技術，由于其具有高靈敏度、高速度、非接觸、無損壞等優點而被公認為最有前途的三維測量方法。光學視覺測量的方法眾多，其中基于合作靶標的單目視覺測量方法由于其高可靠性、高精度的特點被廣泛用于航空、航天、工業和制造業等領域。

基于合作靶標的單目視覺測量系統是利用單目相機對人工塑造標記特征的目標進行位姿測量。以往的這種測量系統試驗方法多采用的是在設計靶標后，加工實物靶標，進行實物測量。由于加工靶標需要一定的周期和費用，在靶標設計未定型階段需要根據試驗效果反復修改靶標設計，如果采用實物試驗的方法，將花費較多的時間和財力。

發明內容

基于此，有必要針對基于合作靶標的單目視覺測量系統采用實物試驗需反復修改靶標設計，將花費較多的時間和財力的問題，提供一種單目視覺測量合作靶標視景仿真系統。

為解決上述問題，本發明采取如下的技術方案：

一種單目視覺測量合作靶標視景仿真系統，包括：

合作靶標模型加載模塊，用于加載合作靶標模型文件，解析生成OpenGL顯示列表，加載合作靶標模型材質屬性，調整合作靶標模型坐標系，使合作靶標模型坐標系原點與OpenGL原點重合，坐標軸方向一致，并做歸一化處理；

背景模型加載模塊，用于將背景模型載入系統內存，并根據與合作靶標模型的比例關系，對背景模型進行尺度縮放，最后創建OpenGL紋理對象；

視景渲染模塊，用于根據人機交互模塊輸入的相機參數和相機位置設置視場大小、視點位置和視點方向，繪制合作靶標三維圖形和顯示OpenGL紋理對象對應的背景紋理圖片，設置全局環境光照和模擬主動照明光照；

運動模型加載模塊，用于根據人機交互模塊接收的用戶指定的運動軌跡實時更新相機的位置和姿態，繪制對應視角的合作靶標三維圖形；

數據可視化模塊，用于在人機交互模塊的用戶交互界面顯示相機的位置曲線和姿態曲線；

位圖生成模塊，用于將當前相機視角下視景渲染模塊渲染的合作靶標三維圖形從GPU內存中拷貝至系統內存，并將圖像數據轉為位圖格式，存儲至本地文件系統中；

人機交互模塊，用于顯示用戶交互界面，并接收用戶輸入的相機參數和相機位置以及用戶指定的運動軌跡，用戶交互界面包括：

相機參數設置區域，用于設置相機視場角、縱橫比、分辨率和幀頻；

運動模型設置區域，用于設置運動軌跡文件名稱，選擇是否生成BMP序列，開始、暫停或者結束運行運動模型；

相機位置設置區域，用于設置相機X軸、Y軸、Z軸坐標；

相機姿態設置區域，用于設置相機繞X軸、Y軸、Z軸旋轉角度；

相機視角視景仿真區域，用于顯示相機視角下的合作靶標三維圖形及背景三維圖形視圖；