[發明專利]一種應用于成品高架庫場景的四旋翼仿真測試方法

在審

• 申請號: 202111005847.5
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113656918A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 張寶;徐慶;張婧;魏東梅;楊濤;龐毅飛;卞長智;李有松;鄧順;楊勝旗
• 申請（專利權）人: 四川中煙工業有限責任公司;西南科技大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06K9/62;G06F119/14
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉堋

1.一種應用于成品高架庫場景的四旋翼仿真測試方法，其特征在于，包括：

S1：擬參數化生成批量的虛擬測試場景，以符合特定場景參數進行分布，使用蒙特卡羅方法對場景參數分布進行有效的抽樣與組合，針對四旋翼視覺避障工況，使用MH對場景參數進行抽樣，利用加權歐式距離聚類的方法提取出關鍵測試用例；

S2：基于物理的BRDF光照模型提升模型材質的細節；使用切線空間的法線紋理，以增加模型細節層次；在框架基礎上使用屏幕空間環境光遮蔽和高動態范圍光照；

S3：采用AirSim四旋翼模型和環境模型；建立基于物理引擎的傳感器物理模型構建框架，并基于Unity3D引擎實現各傳感器的感知模擬，在原始數據的基礎上加入真實模型的噪聲參數；搭建基于Unity3D的仿真環境，保證Unity3D與Matlab/Simulink的通信與數據同步。

2.根據權利要求1所述的應用于成品高架庫場景的四旋翼仿真測試方法，其特征在于，還包括：S4：基于批量場景的四旋翼測試方法，具體為：

構建高架場景庫，基于場景庫使用蒙特卡羅測試場景構建方法，自動生成批量的隨機高架庫場景，并對虛擬視覺傳感器采集的圖像進行渲染和優化；為了驗證虛擬視覺傳感器的真實性，采集虛擬圖像以及真實圖像，用HOG+SVM算法對樣本進行測試。

3.根據權利要求1所述的應用于成品高架庫場景的四旋翼仿真測試方法，其特征在于，所述S1包括：

1)批量測試場景蒙特卡羅構建方法：

步驟一、根據測試需求，對高架倉庫場景的關鍵特征及要素進行分析，將相應功能的場景進行參數化；

步驟二、根據實際場景想要測試的參數，給定輸入域上的概率分布函數；

步驟三、從概率分布函數中進行蒙特卡羅抽樣，抽樣時基于MH抽樣生成大量隨機測試用例，采用加權歐氏距離聚類方法，獲取具有代表性的關鍵測試用例，代替相似測試用例的測試結果；

步驟四、采用關鍵測試用例作為參數輸入，以可視化模型為基礎參數化生成批量測試場景，并與四旋翼的模型及控制系統模塊聯合仿真，得到各測試用例的測試結果；

2)蒙特卡羅方法：首先建立概率模型，然后隨機抽樣產生樣本值，確定選取統計量，最后統計估計；

3)MH抽樣：定義轉移函數A(x，y)；確立狀態轉移法則；構建馬爾科夫鏈；

4)加權歐氏距離聚類的關鍵測試用例：獲取具有代表性的關鍵測試用例，代替相似測試用例的測試結果。

4.根據權利要求1所述的應用于成品高架庫場景的四旋翼仿真測試方法，其特征在于，所述S2包括：

1)基于物理渲染的BRDF光照模型：通過建立較為精細的渲染模型，使得視覺傳感器在不同光照下采集的圖像中，物體都接近于真實的材質；

2)延遲渲染：先在三維空間中計算模型的幾何信息和材質屬性，然后在二維空間中計算光照對模型表面的影響，最后進行后處理技術，提高渲染質量；采用前向渲染中的顏色緩沖和深度緩沖，使用額外的G緩沖區，用來存儲表面法線、位置、材質屬性信息；

3)屏幕空間環境光遮蔽：通過計算物體表面上每個點處的遮蔽值，最終合成到光照模型；

4)高動態范圍光照：通過采用非線性的色調映射算子把高動態范圍光照映射到地動態范圍，處理后的虛擬圖像光照對比度更加明顯，明暗更加分明。