[发明专利]单目视觉测量合作靶标视景仿真系统

说明书

本发明涉及单目视觉测量合作靶标视景仿真系统，包括合作靶标模型加载模块、背景模型加载模块、视景渲染模块、运动模型加载模块和人机交互模块等，其中合作靶标模型加载模块用于加载合作靶标模型文件；背景模型加载模块用于将背景模型载入系统内存；视景渲染模块用于根据人机交互模块输入的相机参数和相机位置设置视场大小、视点位置和视点方向，绘制合作靶标三维图形和显示背景纹理图片，设置全局环境光照和模拟主动照明光照；运动模型加载模块用于绘制对应视角的合作靶标三维图形。本发明可以实现无需实物，只需导入合作靶标模型文件，在算法设计阶段快速完成闭环仿真验证，同时可以提供靶标在相机坐标系下的真实值，用以验证算法的测量精度。

技术领域

本发明涉及视景仿真技术领域，特别是涉及一种单目视觉测量合作靶标视景仿真系统。

背景技术

光学视觉测量技术是一种建立在光电子技术和机器视觉技术基础至上的新兴测量技术，由于其具有高灵敏度、高速度、非接触、无损坏等优点而被公认为最有前途的三维测量方法。光学视觉测量的方法众多，其中基于合作靶标的单目视觉测量方法由于其高可靠性、高精度的特点被广泛用于航空、航天、工业和制造业等领域。

基于合作靶标的单目视觉测量系统是利用单目相机对人工塑造标记特征的目标进行位姿测量。以往的这种测量系统试验方法多采用的是在设计靶标后，加工实物靶标，进行实物测量。由于加工靶标需要一定的周期和费用，在靶标设计未定型阶段需要根据试验效果反复修改靶标设计，如果采用实物试验的方法，将花费较多的时间和财力。

发明内容

基于此，有必要针对基于合作靶标的单目视觉测量系统采用实物试验需反复修改靶标设计，将花费较多的时间和财力的问题，提供一种单目视觉测量合作靶标视景仿真系统。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种单目视觉测量合作靶标视景仿真系统，包括：

合作靶标模型加载模块，用于加载合作靶标模型文件，解析生成OpenGL显示列表，加载合作靶标模型材质属性，调整合作靶标模型坐标系，使合作靶标模型坐标系原点与OpenGL原点重合，坐标轴方向一致，并做归一化处理；

背景模型加载模块，用于将背景模型载入系统内存，并根据与合作靶标模型的比例关系，对背景模型进行尺度缩放，最后创建OpenGL纹理对象；

视景渲染模块，用于根据人机交互模块输入的相机参数和相机位置设置视场大小、视点位置和视点方向，绘制合作靶标三维图形和显示OpenGL纹理对象对应的背景纹理图片，设置全局环境光照和模拟主动照明光照；

运动模型加载模块，用于根据人机交互模块接收的用户指定的运动轨迹实时更新相机的位置和姿态，绘制对应视角的合作靶标三维图形；

数据可视化模块，用于在人机交互模块的用户交互界面显示相机的位置曲线和姿态曲线；

位图生成模块，用于将当前相机视角下视景渲染模块渲染的合作靶标三维图形从GPU内存中拷贝至系统内存，并将图像数据转为位图格式，存储至本地文件系统中；

人机交互模块，用于显示用户交互界面，并接收用户输入的相机参数和相机位置以及用户指定的运动轨迹，用户交互界面包括：

相机参数设置区域，用于设置相机视场角、纵横比、分辨率和帧频；

运动模型设置区域，用于设置运动轨迹文件名称，选择是否生成BMP序列，开始、暂停或者结束运行运动模型；

相机位置设置区域，用于设置相机X轴、Y轴、Z轴坐标；

相机姿态设置区域，用于设置相机绕X轴、Y轴、Z轴旋转角度；

相机视角视景仿真区域，用于显示相机视角下的合作靶标三维图形及背景三维图形视图；