[发明专利]一种快速球坐标激光雷达仿真方法

摘要

一种快速球坐标激光雷达仿真方法。本发明公开了一种对于激光雷达的快速仿真方法，由CPU与GPU进行协同运算，CPU进行部分初始化工作，GPU在顶点着色器中对三角面的顶点坐标进行坐标转换，在几何着色器中，将每个三角面变成两个三角形组成的长方形，挂载原三角面的三个顶点ABC的坐标并输出，在片元着色器中，对三角面进行射线检测，并计算碰撞点坐标，计算激光雷达的输出并映射到(R,G,B,A)空间中。本发明使用传统的渲染管线，兼容绝大多数型号的显卡，并可获得现代显卡的加速性能，同时，本发明解决了激光雷达仿真中等距采样的问题，实现了高速高精确率的等角采样。

主权项

1.一种快速球坐标激光雷达仿真方法，其特征在于，由CPU与GPU进行协同运算，包括：S1、CPU进行部分初始化工作，包括：定义直角坐标系为左手坐标系；即物体前向为Z轴，右侧为X轴，上方为Y轴；定义球坐标系为：ψ为空间中某点P在XZ平面上的投影与Z轴的夹角；θ为空间中某点P与Y轴的夹角；R为空间中某点P距离原点的距离；定义激光雷达的总线数height；定义激光雷达每次扫描的次数width；定义每次扫描沿Y轴扫描的角度范围的一半ψrange；定义每次扫描沿X轴扫描的角度范围的一半θrange；定义每次扫描的最大感知范围Lmax；绘制一个width*height像素的噪声图，要求RGBA四个通道均为独立噪声；定义每个材质的平滑度smoothness；定义每个材质的反射率reflection；定义每个材质的贴图Tex；在每次扫描前，定义摄像机的Transform Matrix Tcam；S2、GPU在顶点着色器中对三角面的顶点坐标进行坐标转换；转换后的顶点输出为{Psphere，Pworld,uv}，其中Psphere为球坐标，Pworld为摄像机坐标系坐标，uv为该顶点的UV坐标；S3、GPU在几何着色器中，将每个三角面变成两个三角形组成的长方形，令两个三角形的每个顶点依次挂载原三角面的三个顶点ABC的坐标并输出，三角形每个顶点的输出为{Psphere,Pworld,A,B,C,uv}；S4、GPU在片元着色器中，由几何着色器的输出获取原三角面三个顶点；同时，由屏幕像素位置获取射线方向，对三角面进行射线检测，并计算碰撞点坐标；然后计算此碰撞点的贴图是否为透明，若光线无法继续穿透，计算激光雷达的输出并映射到(R,G,B,A)空间中。