恭喜中國人民解放軍軍事科學院系統工程研究院肖剛獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國人民解放軍軍事科學院系統工程研究院申請的專利一種面向無人系統智能水平評估的基礎數據生成方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119068120B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-25發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411205998.9,技術領域涉及:G06T17/00;該發明授權一種面向無人系統智能水平評估的基礎數據生成方法是由肖剛;馬瓊敏;王瑩;胡健偉;張瑜;馬靜靜;杜琳琳設計研發完成,并于2024-08-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種面向無人系統智能水平評估的基礎數據生成方法在說明書摘要公布了:本發明屬于無人系統智能化水平評估領域,尤其是一種面向無人系統智能水平評估的基礎數據生成方法。本發明以通過構建基礎模型數據庫,然后以這些數據為基礎,通過數據擴展與衍生技術,自動生成多樣化的模型數據。具體包括以下幾種類型基礎數據生成關鍵技術與途徑:建筑模型數據制作與擴展,地面、植被、道路、河流、標志物等模型制作與擴展技術、地形場景數據生成、城市場景數據生成、氣象環境數據疊加以及傳感器數據生成。本發明能夠構建大量評估基準數據,按需形成可滿足不同難度級別智能化水平分級評估的考評數據。
本發明授權一種面向無人系統智能水平評估的基礎數據生成方法在權利要求書中公布了:1.一種面向無人系統智能水平評估的基礎數據生成方法,其特征在于,包括如下步驟:步驟一:建筑模型數據制作與擴展制作構建建筑模型數據庫:將建筑模型分為底座、主體、頂部3個建筑結構,每個建筑結構設有若干不同樣式及不同分辨率的紋理貼圖;紋理貼圖根據建筑結構生成,紋理UV坐標設置成支持重復使用和拼接的樣式;UV坐標系統通過U和V兩個軸來表示模型表面的紋理映射;坐標系統是基于模型的表面拓撲和幾何形狀而定義的,紋理貼圖的每個頂點都有一個對應的UV坐標,用來確定該頂點對應紋理圖像中的位置;建筑模型數據制作與擴展設有兩種生成模式:通過自由組合方式生成建筑模型或根據要求生成不同尺寸的建筑模型;通過自由組合方式生成建筑模型基于三段式建筑結構,通過不同的組合方式,再配上不同的紋理貼圖,由算法隨機組合合成不同樣式的建筑模型;根據要求生成不同尺寸的建筑模型為建模者根據需求,手動選擇建筑模型尺寸、紋理,生成建筑模型;步驟二:不規則模型制作與擴展所述不規則模型包括地面、植被、道路、河流、標志物;由于模型自身形狀不規則,無法使用建模軟件建立單個通用模型,均需根據要求生成;所述不規則模型制作與擴展的基礎庫中設有若干不同樣式及不同分辨率的紋理貼圖;紋理貼圖紋理UV坐標支持重復使用和拼接的樣式;不規則模型制作與擴展模塊根據輸入的不規則模型數據邊界生成道路模型三維網格,根據不規則模型數據邊界計算紋理UV坐標,按照計算的坐標值進行貼圖;步驟三:地形場景數據生成通過三種地形場景生成技術方法中任意一種或兩種以上組合的方式生成地形場景數據,所述三種方法為:手工建模、傾斜攝影、DOM與DEM數據疊加;手工建模方法通過設計者手動構建地形網格、編輯每個網格點的高度,然后制作地表圖片,進行貼圖;傾斜攝影技術通過從不少于一個垂直、四個傾斜共五個不同的視角同步采集影像,獲取地形場景頂面及側視的紋理;DOM和DEM數據疊加建模通過利用數字正射影像DOM數據和數字高程模型DEM數據構建真實三維地形;步驟四:基礎場景數據生成在建筑模型數據制作與擴展模塊、不規則模型制作與擴展模塊和地形場景數據生成的基礎數據上,對基礎數據進行組合并設定條件參數,生成基礎場景數據;具體包括以下步驟:401:要素分解將構成基礎場景的三維模型分解成獨立的、可拼接或反復使用的單個要素,所述要素包括紋理貼圖或單個三維模型;分解之后的要素需要按照類型分類存儲,且配置描述文件,對其屬性進行描述;所述屬性包括類型、尺寸、分辨率、存儲位置;402:區域分割將指定大小的場景分割成若干區域,根據每個區域設置不同的特性的模型標簽,包括居民區、商業區、交通樞紐等,后續將從要素庫中隨機選取不同的模型或根據條件自動生成對應的模型進行填充;403:區域填充根據每個區域特征,從要素庫中隨機選取若干要素模型,放置在區域中;404:場景修飾以模型填充、修飾各個區域周邊,形成完整的基礎場景步驟五:氣象環境數據疊加在基礎場景數據基礎上疊加氣象數據,所述氣象數據包括光照、雨、雪、霧數據;所述環境數據疊加基于圖形平臺提供的渲染引擎并結合粒子系統、著色語言技術完成疊加;所述粒子系統實現步驟如下:S1:創建粒子發射器粒子發射器為粒子系統的起點,定義粒子產生的位置和方式;S2:設定粒子屬性粒子屬性包括粒子的大小、形狀、顏色、透明度、速度、方向、生命周期;上述屬性決定粒子系統的外觀和行為;S3:更新粒子狀態在三維圖形渲染的每一幀中,根據粒子的屬性和物理規則更新粒子的位置、速度和方向;所述物理規則包括重力、風力;S4:繪制粒子將更新后的粒子繪制,通過圖形渲染技術實現;S5:粒子生命周期管理設定粒子從發射出來到消失的過程時間,以確保粒子在所需的時間產生和消失;使用著色語言實現不同時間段不同光照效果,步驟如下:S1:定義光源定義太陽的位置和顏色:通過定義一個光源向量實現,向量指向太陽的位置,且包含太陽的顏色信息;S2:計算光照方向對于場景中的每個物體,計算光照方向,即太陽位置和物體表面點的向;通過將太陽位置向量減去物體表面點的位置向量來得到;S3:計算光照強度光照強度通過點乘光照方向和物體表面的法向量來計算,點乘結果表示光照的強度,值越大表示光照越強烈;S4:計算漫反射漫反射是光照在物體表面上散射的效果,使用光照強度和物體表面的漫反射系數來計算漫反射的顏色,通過著色語言中的乘法操作符實現;S5:計算高光反射高光反射是光照在物體表面上產生的鏡面反射效果,根據光照方向、視線方向和物體表面的法向量來計算高光反射的顏色,使用冪運算和點乘運算計算高光反射;S6:合成光照結果將漫反射和高光反射的顏色與物體表面的基礎顏色進行合成,得到最終的光照效果,使用著色語言中的加法操作符來實現顏色的合成;步驟六:傳感器數據生成根據無人系統上攜帶的傳感器實時模擬生成傳感器數據,所述傳感器包括可見光相機傳感器、紅外相機傳感器、激光雷達傳感器;可見光相機傳感器、紅外相機傳感器數據基于RenderToTexture(RTT)技術生成;通過生成仿真的激光雷達點云數據模擬激光雷達的感知結果。
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