[发明专利]一种高精度仿真点云模型的生成方法

说明书

本发明公开了一种高精度仿真点云模型的生成方法，包括如下步骤：获取在机器人仿真软件中建立的生产线场景模型；在与生产线场景模型匹配的坐标系中，根据设定的光源位置，利用阴影映射法对生产线场景模型进行渲染，得到具有正确阴影关系的生产线场景模型；利用纹理贴图的方法对正确阴影关系的生产线场景模型进行渲染，得到该场景的虚拟投影；根据针孔成像模型，对虚拟投影进行场景图像采集；对采集的图像进行解码，计算空间点三维坐标生成仿真点云模型。本发明可以实现生成高精度的仿真点云模型，模型后续可用于对实际点云模型进行降噪处理。

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体涉及一种高精度仿真点云模型的生成方法。

背景技术

三维重建技术是通过机器视觉等方法重建出指定环境的三维点云模型，得到的点云模型在经过降噪、分割、识别等处理后，可用于对环境中的物体进行识别、位姿估计等操作。随着智能制造的发展，该技术也被应用于工厂自动化控制以及安全检测等领域。对于重建点云模型的精度要求也在提高。

影响三维重建点云精度的主要因素是光照，目前主要的方法有在待测物体表面覆盖消光剂以减少物体表面的反光以及通过拍摄多张图像对物体表面反射的光信息进行识别和筛选。上述第一种方法应用范围较小，一般用于单个物体的重建；上述第二种方法通过对场景投影多张图片识别出场景中影响重建精度的光照部分，再进行分离。这种方法运算量较大。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种高精度仿真点云模型的生成方法，本发明能生成不受光照干扰影响的高精度仿真点云模型，得到的点云模型后续可用于对实际点云模型进行降噪处理。

本发明采用如下技术方案：

一种高精度仿真点云模型的生成方法，包括如下步骤：

获取在机器人仿真软件中建立的生产线场景模型；

在与生产线场景模型匹配的坐标系中，根据设定的光源位置，利用阴影映射法对生产线场景模型进行渲染，得到具有正确阴影关系的生产线场景模型；

利用纹理贴图的方法对正确阴影关系的生产线场景模型进行渲染，得到该场景的虚拟投影；

根据针孔成像模型，对虚拟投影进行场景图像采集；

对采集的图像进行解码，计算空间点三维坐标生成仿真点云模型。

进一步，所述利用阴影映射法对生产线场景模型进行渲染，得到具有正确阴影关系的生产线场景模型，具体为：

计算生产线场景模型中各点在光源坐标系下的投影坐标以及深度信息，并记录各投影坐标对应的最小深度值；

若场景模型中某点的深度信息大于对应投影坐标记录的最小深度信息，说明该点处于阴影中，则将该点渲染为黑色；

若场景模型中某点的深度信息等于对应投影坐标记录的最小深度信息，说明该点不处于阴影中，则将该点渲染为白色。

进一步，所述利用纹理贴图的方法对正确阴影关系的生产线场景模型进行渲染，得到该场景的虚拟投影；具体为：

根据虚拟投影仪的参数信息，建立虚拟投影仪的投影矩阵，根据投影矩阵计算出场景模型各点在虚拟投影仪成像平面上的坐标值；

根据场景模型中某点在虚拟投影仪成像平面上的坐标值，读取待投影编码图像中对应位置的颜色值，对该点进行渲染。

进一步，所述投影矩阵为：

其中，其中n和f分别为近平面和远平面与投影仪光心的距离；l、r、t、b是投影仪图像的范围坐标。

进一步，所述根据针孔成像模型，对虚拟投影进行场景图像采集，具体为：