CN110728750B - 一种智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质 - Google Patents

一种智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质，包括：设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。本发明通过对现实环境的模拟，使智能驾驶能够在虚拟平台上进行大量的试验，让智能驾驶的后续研究得到大量的数据支持。

Description

一种智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质
技术领域
本发明属于3D建模技术领域，具体涉及一种智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质。
背景技术
智能驾驶在近年来发展迅猛，已经逐渐在我们的生活中显露头角，并且还有扶摇直上的趋势。智能驾驶是一项非常有价值意义的研究项目，成熟之后的智能驾驶或许能够颠覆性的改变人类的生活。就目前的形势来讲，智能驾驶能够解决很多因为人类自身而产生的问题，然而，智能驾驶在现阶段中并不发展完全，非成熟的智能驾驶技术对较为复杂多变的交通驾驶环境和一些非常危险的驾驶习惯缺乏完备的应对措施，还不能够独立解决现阶段发生的危险，智能驾驶的安全性和完备性还有非常大的提升空间。这些就是我们智能驾驶研究现阶段面对的非常大的问题。
智能驾驶从其根本上来说就是通过人工智能来辅助亦有甚者代替人类自身对汽车进行所谓的驾驶行为，它作为机器本身有超出人类所能做到的长时间的严谨和认真，能够与人类驾驶员做到互补，在一些特定情况中能够避免通过人类自身造成的驾驶反应错误和疲劳驾驶等。智能驾驶虽然有非常大的优势，但是因为其局限性，还有较为长远的发展之路要走。要解决智能驾驶现阶段面对的问题，跨过现在智能驾驶所遇到的屏障，就少不了要进行大数据的研究和总结，基于这些数据得到的结果，得到解决问题的现阶段的方式方法。交通行驶环境和行车过程中场景的诡谲变化与复杂向智能驾驶系统发出了挑战。然而真实场景的训练是非常复杂且不易统计的，所以将真实环境搬至系统中，得到的映射不仅能够达到真实环境的作用，而且更加方便快捷，值得我们去使用。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种智能驾驶环境实景建模方法，包括：
设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；
利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；
利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；
根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
进一步的，在所述利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件之前，所述方法还包括：
在环境变量设置选项中增添关于Java语言的PATH环境变量；
利用Java Development Kit配置Java语言环境。
进一步的，所述利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件，包括：
根据所述二维参数生成二维道路图；
设置所述二维道路图的视点位置将所述二维道路图转换为三维路面；
对所述三维路面的纹理、材质、光照、颜色属性进行处理，得到基础道路文件。
进一步的，所述利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型，包括：
根据三维参数利用3dMAX创建道路两旁环境的三维模型；
根据三维模型制作包括道路周围物体位置数据的参考图片，通过所述参考图片显示的数据更改基础道路文件的道路描述文件；
将所述三维模型导入基础道路文件，利用TORCS平台结合道路描述文件生成中间模型。
第二方面，本发明提供一种智能驾驶环境实景建模系统，包括：
参数设置单元，配置用于设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；
基础生成单元，配置用于利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；
中间生成单元，配置用于利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；
模型获取单元，配置用于根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
进一步的，所述系统还包括：
变量设置模块，配置用于在环境变量设置选项中增添关于Java语言的PATH环境变量；
环境配置模块，配置用于利用Java Development Kit配置Java语言环境。
进一步的，所述基础生成单元包括：
二维生成模块，配置用于根据所述二维参数生成二维道路图；
二维转换模块，配置用于设置所述二维道路图的视点位置将所述二维道路图转换为三维路面；
属性处理模块，配置用于对所述三维路面的纹理、材质、光照、颜色属性进行处理，得到基础道路文件。
进一步的，所述中间生成单元包括：
环境建模模块，配置用于根据三维参数利用3dMAX创建道路两旁环境的三维模型；
参考设置模块，配置用于根据三维模型制作包括道路周围物体位置数据的参考图片，通过所述参考图片显示的数据更改基础道路文件的道路描述文件；
模型合成模块，配置用于将所述三维模型导入基础道路文件，利用TORCS平台结合道路描述文件生成中间模型。
第三方面，提供一种终端，包括：
处理器、存储器，其中，
该存储器用于存储计算机程序，
该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。
第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的智能驾驶环境实景建模方法、系统、终端及存储介质，利用TORCS平台，通过trackeditor软件和trackgen软件建造完成海淀试验基地的基础道路，然后利用AC3D制作周围物体的3D模型，并且在此之前道路的基础上更改道路的xml文件，从而得到复杂的道路周围环境的导入，得到虚拟的道路模型。本发明通过对现实环境的模拟，使智能驾驶能够在虚拟平台上进行大量的试验，让智能驾驶的后续研究得到大量的数据支持。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
下面对本发明中出现的关键术语进行解释。
图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种智能驾驶环境实景建模系统。
如图1所示，该方法100包括：
步骤110，设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；
步骤120，利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；
步骤130，利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；
步骤140，根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
可选地，作为本发明一个实施例，在所述利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件之前，所述方法还包括：
在环境变量设置选项中增添关于Java语言的PATH环境变量；
利用Java Development Kit配置Java语言环境。
可选地，作为本发明一个实施例，所述利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件，包括：
根据所述二维参数生成二维道路图；
设置所述二维道路图的视点位置将所述二维道路图转换为三维路面；
对所述三维路面的纹理、材质、光照、颜色属性进行处理，得到基础道路文件。
可选地，作为本发明一个实施例，所述利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型，包括：
根据三维参数利用3dMAX创建道路两旁环境的三维模型；
根据三维模型制作包括道路周围物体位置数据的参考图片，通过所述参考图片显示的数据更改基础道路文件的道路描述文件；
将所述三维模型导入基础道路文件，利用TORCS平台结合道路描述文件生成中间模型。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明智能驾驶环境实景建模方法的原理，结合实施例中进行智能驾驶环境实景建模的过程，对本发明提供的智能驾驶环境实景建模方法做进一步的描述。
具体的，所述智能驾驶环境实景建模方法包括：
S1、设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数。
其中二维参数包括路面坐标，三维参数为三维环境模型坐标，路面高度参数为路面相对基底面的高度。
S2、利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件。
TORCS平台是开源的，所以在它的官网中可以下载到一款搭建基本道路模型的软件，软件的名称是trackeditor，这款软件的功能主要为搭建道路基本形状。trackeditor是一款利用Swing开发的软件，功能强大性能优异，而且在windows系统下如果要运行这款软件就需要配置相应的Java环境。配置Java环境时首先需要下载一款名为Java DevelopmentKit的应对于Java语言的软件开发工具包，然后在所使用电脑中我的电脑高级属性里的环境变量设置一栏中增添关于Java语言的PATH环境变量，最后在配置完关于Java语言的开发环境后打开windows系统的运行，对已经配置好的环境进行试验，得到确定的结果后，就证明所需的开发环境已经搭建好了。
基础路面创建步骤为：建立中心线；添加纵断面高度值(路面高度)；添加横断面高度值；添加纹理属性。
建立中心线。在计算机中每行描述一个点，有Xi，Yi，Si三个数据。其中Xi和Yi描述这个点的世界坐标，Si描述这个点的S坐标，主要为了方便以后的计算，S的计算方法由下式得出：
Figure BDA0002231874870000071
添加纵断面高度值。为了给中心线加上纵断面描述，描述出道路的主要路况，比如上坡、下坡、平路等。主要由直线、竖曲线组成。纵断面在计算机中的表示也是由一系列点来表示的，数据通过取样得到。在文件中每行描述一个点，每行有S(横坐标)，Z(纵坐标)两个数据。
添加横断面高度值。一条道路不仅有坡度，在同一坡度上不同地方也会有些小的起伏，而且沿中心线法线的L方向上地面的高度也不同。为道路添加横断面描述，给出道路更多的信息。横断面的描述也是基于S-L-Z坐标系统的横断面是由二维的网格中的点确定的，通过确定其中点的坐标，横断面也就确定了。沿L方向的的每条线代表道路模型的一个横断面。在计算机中的存储也是以二维表格的方式存储的，表格的第一行数据表示相应列的L坐标；表格的第一列数据表示相应行的S坐标；第一行、第一列的数据没意义，由0填充；表格其余的数据来表示横断面网格的Z坐标，每行表示一个横断面。
添加纹理属性。有了中心线描述、纵断面描述和横断面描述就完成了道路的几何建模，但这时的道路模型只是线框，或只有一些简单、单一的颜色，为了增强道路场景的真实性，我们还要给道路模型添加纹理。由道路模型的特点我们可以发现，大多数时候沿道路S方向的图形颜色都只是单一的或简单的重复。利用这个特点，我们可以用一些很小的纹理，通过简单重复构造出一个相对真实的道路模型。
S3、利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型。
制作3D模型一般都利用3dMAX这款软件，可以实现立体模型的基础形态行驶道路周围树木和指示牌的建模完成之后，就需要将其导入进已经建造完成的基础道路环境之中，在TORCS中对于周围环境的导入有自己的方式，需要通过制作一张包含周围物体位置数据的图片，然后通过这张图片显示的数据更改道路的描述文件，两相结合，还要将已经制作好的3D模型保存在文件夹中，最后利用得到虚拟环境模型的方法，就能够得到一个完整的智能驾驶环境的虚拟模型。
S4、根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
TORCS平台并不具备直接设置环境海拔高度与整体地形地势的能力，所以就需要利用一个能够体现整体环境的海拔高度图来体现所需要表现的海拔地势。就此需要先制作一个具有能够体现环境360°全景的海拔地势图，这个图片需要体现环境的地形地势，里面有群山耸立、立体环绕，将道路包含在其中，由此来体现道路的海拔与周边地势环境。上文中也着重强调了TORCS中对于建造道路环境必须要图形和语言描述文件相结合，所以仅仅将图片移入新建的道路名称的文件夹中是远远不够的，还需要在道路的xml文件中增添对于全景图的描述，让图片能够更好地导入所建环境中，达到融为一体的效果。
如图2示，该系统200包括：
参数设置单元210，配置用于设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；
基础生成单元220，配置用于利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；
中间生成单元230，配置用于利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；
模型获取单元240，配置用于根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
可选地，作为本发明一个实施例，所述系统还包括：
变量设置模块，配置用于在环境变量设置选项中增添关于Java语言的PATH环境变量；
环境配置模块，配置用于利用Java Development Kit配置Java语言环境。
可选地，作为本发明一个实施例，所述基础生成单元包括：
二维生成模块，配置用于根据所述二维参数生成二维道路图；
二维转换模块，配置用于设置所述二维道路图的视点位置将所述二维道路图转换为三维路面；
属性处理模块，配置用于对所述三维路面的纹理、材质、光照、颜色属性进行处理，得到基础道路文件。
可选地，作为本发明一个实施例，所述中间生成单元包括：
环境建模模块，配置用于根据三维参数利用3dMAX创建道路两旁环境的三维模型；
参考设置模块，配置用于根据三维模型制作包括道路周围物体位置数据的参考图片，通过所述参考图片显示的数据更改基础道路文件的道路描述文件；
模型合成模块，配置用于将所述三维模型导入基础道路文件，利用TORCS平台结合道路描述文件生成中间模型。
图3为本发明实施例提供的一种终端系统300的结构示意图，该终端系统300可以用于执行本发明实施例提供的智能驾驶环境实景建模方法。
其中，该终端系统300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。
因此，本发明利用TORCS平台，通过trackeditor软件和trackgen软件建造完成海淀试验基地的基础道路，然后利用AC3D制作周围物体的3D模型，并且在此之前道路的基础上更改道路的xml文件，从而得到复杂的道路周围环境的导入，得到虚拟的道路模型。本发明通过对现实环境的模拟，使智能驾驶能够在虚拟平台上进行大量的试验，让智能驾驶的后续研究得到大量的数据支持，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能驾驶环境实景建模方法，其特征在于，包括：
设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；
利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；
利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述道路环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；
根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件之前，所述方法还包括：
在环境变量设置选项中增添关于Java语言的PATH环境变量；
利用Java Development Kit配置Java语言环境。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件，包括：
根据所述二维参数生成二维道路图；
设置所述二维道路图的视点位置将所述二维道路图转换为三维路面；
对所述三维路面的纹理、材质、光照、颜色属性进行处理，得到基础道路文件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述道路环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型，包括：
根据三维参数利用3dMAX创建道路两旁环境的三维模型；
根据三维模型制作包括道路周围物体位置数据的参考图片，通过所述参考图片显示的数据更改基础道路文件的道路描述文件；
将所述三维模型导入基础道路文件，利用TORCS平台结合道路描述文件生成中间模型。
5.一种智能驾驶环境实景建模系统，其特征在于，包括：
参数设置单元，配置用于设置模型二维参数、三维参数和路面高度参数；
基础生成单元，配置用于利用trackeditor根据所述二维参数生成基础道路文件；
中间生成单元，配置用于利用3dMAX根据所述三维参数生成道路环境文件，将所述道路环境文件导入所述基础道路文件得到中间模型；
模型获取单元，配置用于根据所述路面高度参数设置海拔高度图，将所述海拔高度图和相应文字描述导入中间模型，得到实景模型。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
变量设置模块，配置用于在环境变量设置选项中增添关于Java语言的PATH环境变量；
环境配置模块，配置用于利用Java Development Kit配置Java语言环境。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述基础生成单元包括：
二维生成模块，配置用于根据所述二维参数生成二维道路图；
二维转换模块，配置用于设置所述二维道路图的视点位置将所述二维道路图转换为三维路面；
属性处理模块，配置用于对所述三维路面的纹理、材质、光照、颜色属性进行处理，得到基础道路文件。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述中间生成单元包括：
环境建模模块，配置用于根据三维参数利用3dMAX创建道路两旁环境的三维模型；
参考设置模块，配置用于根据三维模型制作包括道路周围物体位置数据的参考图片，通过所述参考图片显示的数据更改基础道路文件的道路描述文件；
模型合成模块，配置用于将所述三维模型导入基础道路文件，利用TORCS平台结合道路描述文件生成中间模型。
9.一种终端，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器的执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-4任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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