[发明专利]一种低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法

权利要求书

1.一种低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用多面体分别表示目标物体和遮挡物体，分别计算两个多面体的顶点，得到两个多面体的顶点集合；

(2)确定光线方向和投影面；

(3)计算两个多面体的顶点在投影面上的坐标；

(4)使用多边形表示坐标围绕的区域；

(5)判断投影面上的两个多边形是否相交，若相交，则物体间发生光线遮挡，否则没有发生光线遮挡；对于发生光线遮挡的，进一步评估阴影重叠程度；

判断投影面上的两个多边形是否相交的方法为：

假设目标物体和遮挡物体对应的多边形参数分别为G_α、g_α和G_β、g_β，求解以下优化问题：

min J

s.t.

λ≥0

μ≥0

其中，表示两个物体的投影多边形的最小距离，当J＞0时，表示两个物体没有光线遮挡，否侧存在光线遮挡；λ和μ是两个辅助变量；

评估阴影重叠程度的过程为：

当发生阴影重叠，假设目标物体的中心在投影面的坐标为(x_α,y_α)，遮挡物体的中心在投影面的坐标为(x_β,y_β)，阴影重叠度的判断指标为：

其中ε表示重叠指标因子，|J|表示物体将最小距离的绝对值，||(x_α,y_α)-(x_β,y_β)||表示两中心的距离。

2.根据权利要求1所述的低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的目标物体和遮挡物体用多面体表示的公式为：

其中A₁，B₁，C₁，D₁表示目标物体或遮挡物体第一个面的参数，一共有n个面，x，y，z表示多面体中任意一点的三维坐标。

3.根据权利要求2所述的低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法，其特征在于，步骤(1)中，多面体的顶点计算方法为：

(1-1)在公式(1)中任意挑选三个面，计算三个面的交点，如果该交点属于多面体，则记录到多面体的顶点集合中；

(1-2)不断重复上述步骤，直到找到多面体的所有顶点。

4.根据权利要求1所述的低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法，其特征在于，步骤(2)中，光线方向向量为：投影面为：

m₁x+m₂y+m₃z＝0

其中，m₁，m₂，m₃表示投影面法向向量在三维坐标系下的值。

5.根据权利要求1所述的低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程为：

对于多面体顶点集合中的任意一点p，其在投影平面上的投影点p'之间满足以下关系：

其中，表示从点p指向p'的向量，表示光线方向向量，r表示比值；通过公式(2)，分别求出两个多面体所有顶点在投影面上的投影点。

6.根据权利要求1所述的低成本的物体间光线遮挡检测和评估方法，其特征在于，步骤(4)中，使用多边形表示坐标围绕的区域的具体形式为：

以顺时针的方向确定所有投影点组成的多边形，该多边形在投影平面内以二维形式表示：

其中G₁₁，G₁₂，g₁表示多边形第一条边的参数，一共有N条边，x，y表示多边形中任意一点的二维坐标。