[發明專利]激光三維動態場景仿真系統

有效

• 申請號: 202210535240.6
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115015888B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 邵冬亮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱方聚科技發展有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;F41G3/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

1.激光三維動態場景仿真系統，其特征在于，包括建模系統和激光回波生成系統；

所述建模系統，用于根據被測激光雷達檢測目標及背景，進行三維場景建模及對三維場景的激光反射率進行仿真，得到三維場景目標激光反射率仿真圖像，將得到的三維場景目標激光反射率仿真圖像按照設置的探測距離分辨率門進行切片，并將切片圖像與對應的探測距離信息組合，并按時序存放在圖像的RGB通道中發送給激光回波生成系統；

激光回波生成系統，用于對接收的圖像數據進行解碼，獲得時序圖像，按照解碼時序，分別提取出圖形信息與探測距離信息，在被測激光雷達導引頭的觸發信號控制下，按照探測距離信息產生相對應圖形信息的激光回波，發送至被測激光雷達；

所述建模系統包括三維建模模塊、控制交互模塊、仿真模塊和數據生成模塊；

控制交互模塊，用于輸入場景仿真參數和激光仿真參數；場景仿真參數包括目標姿態、位置和目標速度；

三維建模模塊，用于根據被測激光雷達檢測目標及背景建立目標與背景的三維幾何模型、目標表面特性模型和傳輸介質模型，所述目標表面特性模型用于根據目標的表面紋理和材質，并在自然光照條件下，在激光仿真參數控制下，模擬出目標的激光反射率；傳輸介質模型用于根據環境背景輻射以及大氣環境變化，確定激光的衰減程度，模擬出背景的激光反射率；

仿真模塊，用于根據場景仿真參數及建立的模型，進行三維場景仿真，獲取三維場景仿真圖像；

數據生成模塊，用于根據激光仿真參數，結合已建立的表面特性模型和傳輸介質模型，確定目標和背景的激光反射率，并將激光反射率劃分灰度等級，對三維場景目標進行灰度仿真，獲取三維場景反射率仿真圖像；將三維場景反射率仿真圖像進行二值化，根據發射激光的探測距離門對二值化后的圖像進行二維切片，對切片圖像分組，按時序存放在圖像的RGB通道中，并將切片圖像的探測距離信息按時序存放在RGB通道的其他通道上，完成圖像重構，切片圖像和探測距離信息存放時序為重構協議，將重構后的圖像數據發送至激光回波生成系統；

所述數據生成模塊中，將反射率劃分灰度等級，對三維場景進行灰度仿真，獲取三維場景反射率仿真圖像，包括：

將灰度等級共分為65級，無目標與背景的情況下灰度為0，隨著反射率增加，灰度等級越高，反射率最高時灰度等級為64；

一個像素灰度等級若為a，將此單個像素擴大為8×8個像素，從中心開始旋轉排列a個像素，完成單個像素的反射率仿真，a取0到64。

2.根據權利要求1所述的激光三維動態場景仿真系統，其特征在于，激光回波生成系統包括圖距分離模塊、同步延時模塊、DMD驅動系統、激光器和準直光學系統；

圖距分離模塊，用于接收重構后的圖像數據，對接收的圖像數據進行解碼，獲得圖像數據的時序圖像，按照重構協議中的存放時序，在數據流中分別提取出圖形信息與探測距離信息，將圖形信息發送給數字DMD驅動系統，將探測距離信息發送給同步延時模塊；

同步延時模塊，用于接收被測激光雷達導引頭的觸發信號，根據觸發信號與圖距分離模塊的探測距離信息，計算出數字DMD驅動系統的開關延時及激光器的脈沖延時，分別送入數字DMD驅動系統和激光器；

激光器的發射激光入射至DMD驅動系統的微鏡DMD陣列；

微鏡DMD陣列根據接收的圖形信息和激光器入射的激光進行成像，并按照成像發出激光入射至準直光學系統，準直光學系統發出激光為激光回波信號至被測激光雷達。

3.根據權利要求2所述的激光三維動態場景仿真系統，其特征在于，所述重構后的圖像數據通過DVI傳輸物理協議進行傳輸，所述圖距分離模塊包括硬件解碼和軟件解碼，其中硬件解碼采用型號為THC63DV16解碼芯片進行，解碼出RGB數據及視頻傳輸所必須的相應同步信號；

軟件解碼采用高速FPGA作為主控芯片及VHDL硬件描述語言完成，按照重構協議中存放時序，將數據流進行圖像信息與探測距離信息分離。

4.根據權利要求1所述的激光三維動態場景仿真系統，其特征在于，所述場景仿真參數的獲取包括自行設置或者通過網絡通信方式實時獲取。

5.根據權利要求1所述的激光三維動態場景仿真系統，其特征在于，所述系統還包括控制信息監控模塊；

控制信息監控模塊，用于對仿真過程中的交互控制日志、場景仿真日志以及圖像處理日志進行監控與顯示。