激光三维动态场景仿真系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115015888A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210535240.6(22)申请日2022.05.17(71)申请人哈尔滨方聚科技发展有限公司地址150006黑龙江省哈尔滨市南岗区邮政街副434号哈工大科技园大厦7层709室(72)发明人邵冬亮(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109专利代理师高倩(51)Int.Cl.G01S7/497(2006.01)F41G3/32(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图5页(54)发明名称激光三维动态场景仿真系统(57)摘要激光三维动态场景仿真系统，解决了现有对导引头的激光雷达进行测试时需要搭建真实的场景和目标的问题，属于激光雷达探测技术领域。本发明包括：建模系统，用于根据被测激光雷达检测目标及背景，进行三维场景建模，并进行仿真，得到三维场景目标激光反射率仿真图像，将该图像按照设置的探测距离分辨率门进行切片，并将切片图像与对应的探测距离信息组合，并按时序存放在图像RGB通道中发送给激光回波生成系统；激光回波生成系统对接收的图像数据进行解码，获得时序图像，按照解码时序，分别提取出图形信息与探测距离信息，在被测激光雷达导引头的触发信号控制下，按照探测距离信息产生相对应图形信息的激光回波，发送至被测激光雷达。CN115015888ACN115015888A权利要求书1/2页1.激光三维动态场景仿真系统，其特征在于，包括建模系统和激光回波生成系统；所述建模系统，用于根据被测激光雷达检测目标及背景，进行三维场景建模及对三维场景的激光反射率进行仿真，得到三维场景目标激光反射率仿真图像，将得到的三维场景目标激光反射率仿真图像按照设置的探测距离分辨率门进行切片，并将切片图像与对应的探测距离信息组合，并按时序存放在图像的RGB通道中发送给激光回波生成系统；激光回波生成系统，用于对接收的图像数据进行解码，获得时序图像，按照解码时序，分别提取出图形信息与探测距离信息，在被测激光雷达导引头的触发信号控制下，按照探测距离信息产生相对应图形信息的激光回波，发送至被测激光雷达。2.根据权利要求1所述的激光三维动态场景仿真系统，其特征在于，所述建模系统包括三维建模模块、控制交互模块、仿真模块和数据生成模块；控制交互模块，用于输入场景仿真参数和激光仿真参数；场景仿真参数包括目标姿态、位置和目标速度；三维建模模块，用于根据被测激光雷达检测目标及背景建立目标与背景的三维几何模型、目标表面特性模型和传输介质模型，所述目标表面特性模型用于根据目标的表面纹理和材质，并在自然光照条件下，在激光仿真参数控制下，模拟出目标的激光反射率；传输介质模型用于根据环境背景辐射以及大气环境变化，确定激光的衰减程度，模拟出背景的激光反射率；仿真模块，用于根据场景仿真参数及建立的模型，进行三维场景仿真，获取三维场景仿真图像；数据生成模块，用于根据激光仿真参数，结合已建立的表面特性模型和传输介质模型，确定目标和背景的激光反射率，并将激光反射率划分灰度等级，对三维场景目标进行灰度仿真，获取三维场景反射率仿真图像；将三维场景反射率仿真图像进行二值化，根据发射激光的探测距离门对二值化后的图像进行二维切片，对切片图像分组，按时序存放在图像的RGB通道中，并将切片图像的探测距离信息按时序存放在RGB通道的其他通道上，完成图像重构，切片图像和探测距离信息存放时序为重构协议，将重构后的图像数据发送至激光回波生成系统。3.根据权利要求2所述的激光三维动态场景仿真系统，其特征在于，所述数据生成模块中，将反射率划分灰度等级，对三维场景进行灰度仿真，获取三维场景反射率仿真图像，包括：将灰度等级共分为65级，无目标与背景的情况下灰度为0，随着反射率增加，灰度等级越高，反射率最高时灰度等级为64；一个像素灰度等级若为a，将此单个像素扩大为8×8个像素，从中心开始旋转排列a个像素，完成单个像素的反射率仿真，a取0到64。4.根据权利要求1所述的激光三维动态场景仿真系统，其特征在于，激光回波生成系统包括图距分离模块、同步延时模块、DMD驱动系统、激光器和准直光学系统；图距分离模块，用于接收重构后的图像数据，对接收的图像数据进行解码，获得图像数据的时序图像，按照重构协议中的存放时序，在数据流中分别提取出图形信息与探测距离信息，将图形信息发送给数字DMD驱动系统，将探测距离信息发送给同步延时模块；同步延时模块，用于接收被测激光雷达导引头的触发信号，根据触发信号与图距分离2CN115015888A权利要求书2/2页模块的探测距离信息，计算出数字DMD驱动系统的开关延时及激光器的脉冲延时，分别送入数字DMD驱动系统和激光器；激光器的发射激光入射至DMD驱动系统的微镜DM