CN111861873A - 仿真图像的生成方法和装置 - Google Patents
仿真图像的生成方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111861873A CN111861873A CN202010708898.3A CN202010708898A CN111861873A CN 111861873 A CN111861873 A CN 111861873A CN 202010708898 A CN202010708898 A CN 202010708898A CN 111861873 A CN111861873 A CN 111861873A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- camera
- pixel
- determining
- imaging area
- target object
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 172
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N (1s,3r,4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18s,19r,20r,21s,25r,27r,30r,31r,33s,35r,37s,38r)-3-[(2r,3s,4s,5s,6r)-4-amino-3,5-dihydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-19,25,27,30,31,33,35,37-octahydroxy-18,20,21-trimethyl-23-oxo-22,39-dioxabicyclo[33.3.1]nonatriaconta-4,6,8,10 Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2.O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N 0.000 description 1
- YMHOBZXQZVXHBM-UHFFFAOYSA-N 2,5-dimethoxy-4-bromophenethylamine Chemical compound COC1=CC(CCN)=C(OC)C=C1Br YMHOBZXQZVXHBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000545067 Venus Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/06—Topological mapping of higher dimensional structures onto lower dimensional surfaces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种仿真图像的生成方法和装置。其中，该方法包括：确定相机的工作成像模型和相机参数；依据目标对象的数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域；依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像，其中，仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。本发明解决了相关技术中无法有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及深空探测图像仿真领域，具体而言，涉及一种仿真图像的生成方法和装置。
背景技术
为了控制地外天体探测的控制风险，地外天体的探测任务准备过程或任务执行过程中，需要对地外天体表面环境进行数字或半事物的仿真，用于任务控制若干环节的验证和演练。
以嫦娥三号任务为例，嫦娥三号任务是我国实施的首次地外天体软着陆，首次遥操作巡视器进行月面巡视勘察。嫦娥三号任务实现较大技术跨越的基础上，为有效降低工程实施风险，确保地面测控及遥操作的可靠性，需建设一套嫦娥三号探测器模拟器及数字仿真系统，对着陆器和巡视器状态及月面环境进行模拟，用于完成中心的飞控演练和验证。
在数字仿真系统建设中，相机图像获取是地面控制中心实施月面巡视勘察、视觉导航定位、月面地形建立、任务飞控演练以及遥操作验证的必要前提之一，也是嫦娥三号任务模拟器与以往任务模拟器的显著区别和技术挑战。
然而，在相关技术中，仍然存在面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像获取的相关问题。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种仿真图像的生成方法和装置，以至少解决相关技术中无法有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种仿真图像的生成方法，包括：确定相机的工作成像模型和相机参数；依据目标对象的数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域；依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像，其中，所述仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
可选地，确定相机的相机参数包括：确定所述相机的透镜中心位置坐标、视线方向；和/或，确定所述相机的性能参数，其中，所述相机的性能参数包括以下至少之一：焦距、像素数量和像素面。
可选地，确定相机的工作成像模型包括：建立目标对象的三维世界坐标与所述目标对象在图像中对应点的二维像素坐标之间的转换关系；依据所述转换关系，生成所述工作成像模型。
可选地，依据所述数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域包括：以所述相机的透镜中心与所述相机的像素面构成的方锥体作为所述相机的视场；依据所述相机的视场与所述目标对象的地形相交的区域，得到所述相机的相机成像区域；以所述相机的透镜中心与任一所述相机的像素构成的方锥体作为所述相机的像素视场；依据所述相机的像素视场与所述目标对象的地形相交的区域，得到所述相机的像素成像区域。
可选地，依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像包括：确定所述相机的像素成像区域的中心点以及所述中心点的坐标，其中，所述中心点为所述相机的像素视线与所述目标对象的地形的交点，所述中心点的坐标由所述相机的像素视线和所述目标对象的数字地形图共同确定；依据所述相机的像素成像区域的中心点以及所述中心点的坐标，确定所述像素成像区域的像素值；基于预定的图像格式，将所述像素成像区域的像素值生成所述目标对象的仿真图像。
可选地，所述工作成像模型为透视成像模型。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种仿真图像的生成装置，包括：第一确定模块，用于确定相机的工作成像模型和相机参数；第二确定模块，用于依据目标对象的数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域；生成模块，用于依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像，其中，所述仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
可选地，所述第一确定模块包括：第一确定单元，用于确定所述相机的透镜中心位置坐标、视线方向；和/或，第二确定单元，用于确定所述相机的性能参数，其中，所述相机的性能参数包括以下至少之一：焦距、像素数量和像素面。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的仿真图像的生成方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述中任意一项所述的仿真图像的生成方法。
在本发明实施例中，采用确定相机的工作成像模型和相机参数；依据目标对象的数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域；依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像，其中，所述仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的方式，通过目标对象的数字地形图、相机的工作成像模型和相机参数来确定相机的相机成像区域和像素成像区域，并依据像素成像区域的像素值，生成该目标对象的仿真图像，并依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的仿真图像，达到了准确地生成面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的目的，从而实现了有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像，降低实战任务的风险，提升地面测控及遥操作的可靠性的技术效果，进而解决了相关技术中无法有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的仿真图像的生成方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的相机成像中心投影模型的示意图；
图3是根据本发明实施例的相机成像仿真的示意图；
图4是根据本发明实施例的像素成像区域中心点坐标计算的原理图；
图5是根据本发明实施例的仿真图像的生成装置的示意图。
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的实施例，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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种仿真图像的生成方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的仿真图像的生成方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，确定相机的工作成像模型和相机参数；
上述工作成像模型可以为预设的透视成像模型；上述相机参数，又称为相机的内外参数。可选地，上述相机参数包括但不限于相机的透镜中心位置坐标、视线方向，以及相机的焦距、像素数量和像素面等性能参数。
步骤S104，依据目标对象的数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域；
上述目标对象包括深空探测任务中的星球，例如，月球、太阳、火星、金星等；上述数字地形图为模拟地形环境的数字地形图，其中，该数字地形图包括但不限于数字高程矩阵(Digital Elevation Matrix，简称为DEM)和数字正射影像图(Digital OrthophotoMap，简称为DOM)。
步骤S106，依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像，其中，仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
需要说明的是，在面向深空探测任务中，以探月工程为例，上述仿真图像为地面控制中心飞控演练提供与月面环境匹配的图像数据源，为任务过程中的遥操作验证提供支持。
通过上述步骤，可以实现通过目标对象的数字地形图、相机的工作成像模型和相机参数来确定相机的相机成像区域和像素成像区域，并依据像素成像区域的像素值，生成该目标对象的仿真图像，并依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的仿真图像，达到了准确地生成面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的目的，从而实现了有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像，降低实战任务的风险，提升地面测控及遥操作的可靠性的技术效果，进而解决了相关技术中无法有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的技术问题。
可选地，确定相机的相机参数包括：确定相机的透镜中心位置坐标、视线方向；和/或，确定相机的性能参数，其中，相机的性能参数包括以下至少之一：焦距、像素数量和像素面。
作为一种的可选的实施例，上述相机的相机参数可以是默认参数，也可以根据具体应用场景而设置。在具体实施过程中，不仅可以设置相机的透镜中心位置坐标、视线方向；还可以设置相机的焦距、像素数量和像素面等性能参数。
另外，通过上述确定相机的相机参数的实施步骤，可以准确的得到相机的相关参数，便于后续对仿真图像的相关计算。
可选地，确定相机的工作成像模型包括：建立目标对象的三维世界坐标与目标对象在图像中对应点的二维像素坐标之间的转换关系；依据转换关系，生成工作成像模型。
需要说明的是，采用透视成像模型，基于建立景物点的三维世界坐标与图像中对应点的二维像素坐标之间的转换关系，可以准确地、可靠地仿真模拟各类相机的拍摄图像数据。
可选地，依据数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域包括：以相机的透镜中心与相机的像素面构成的方锥体作为相机的视场；依据相机的视场与目标对象的地形相交的区域，得到相机的相机成像区域；以相机的透镜中心与任一相机的像素构成的方锥体作为相机的像素视场；依据相机的像素视场与目标对象的地形相交的区域，得到相机的像素成像区域。
作为一种可选的实施例，以月球为例，相机透镜中心与相机像素面构成的方锥体为相机的视场，相机视场与月面地形相交的局部月面为相机成像区域。相机透镜中心与某一相机像素构成的方锥体为相机的像素视场，相机视场与月面地形相交的局部月面为相机像素成像区域。
可选地，依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像包括：确定相机的像素成像区域的中心点以及中心点的坐标，其中，中心点为相机的像素视线与目标对象的地形的交点，中心点的坐标由相机的像素视线和目标对象的数字地形图共同确定；依据相机的像素成像区域的中心点以及中心点的坐标，确定像素成像区域的像素值；基于预定的图像格式，将像素成像区域的像素值生成目标对象的仿真图像。
作为一种可选的实施例，以月球为例，相机像素视线与月面地形的交点为像素成像区域中心点，该点的坐标可由相机像素视线及月面数字高程图共同确定。
作为一种可选的实施例，依据相机的像素成像区域的中心点以及中心点的坐标，确定像素成像区域的像素值包括：根据相机像素成像区域坐标在数字地形图中取出对应的像素值，将所有像素值的平均值作为像素点的像素值，其中，当像素成像区域非常小时，像素点的像素值可等于像素成像区域中心点的像素值。
作为一种可选的实施例，可以根据相机像素面大小，按照像素成像区域的所有像素点的像素值，按照图像格式要求生成所有像素点对应的图像数据。
可选地，工作成像模型为透视成像模型。
在具体实施过程中，上述工作成像模型为理想的透视成像模型。
下面对本发明一种可选的实施例进行详细说明。
本发明可选的实施例提供了一种深空探测任务相机图像仿真方法，在同时具备月面地形高程数据及对应纹理数据的前提下，相机图像仿真映射问题可视为已知像点集合坐标、物点集合坐标和相应灰度值，根据相机的透视投影模型求解各像点坐标灰度值的问题。采用透视成像模型，建立景物点的三维世界坐标与图像中对应点的二维像素坐标之间的转换关系，仿真模拟各类相机的拍摄图像数据。通过上述方法可以实现对探测器相机图像的数字仿真模拟，以及实现为地面控制中心飞控演练提供与月面环境匹配的图像数据源，并支持任务过程中的遥操作验证。在具体实施过程中，上述方法包括如下实施步骤：
步骤一，确定相机工作成像模型与映射参数：确定相机透镜中心位置坐标、视线方向，根据相机性能参数，确定相机焦距、像素数量和大小。假设相机模型为理想的透视成像模型。
步骤二，确定相机成像区域和像素成像区域：相机透镜中心与相机像素面构成的方锥体为相机的视场，相机视场与月面地形相交的局部月面为相机成像区域。相机透镜中心与某一相机像素构成的方锥体为相机的像素视场，相机视场与月面地形相交的局部月面为相机像素成像区域。
步骤三，像素成像区域中心点坐标计算：相机像素视线与月面地形的交点为像素成像区域中心点，该点的坐标可由相机像素视线及月面数字高程图共同确定。
步骤四，像素值计算：根据相机像素成像区域坐标在DOM图中取出对应的像素值，将所有像素值的平均值作为像点的像素值(当像素成像区域非常小时，像点的像素值可近似等于像素成像区域中心点的像素值)。
步骤五，生成仿真图像数据：根据相机像素面大小，按照第四步方法计算所有像点的像素值，按照图像格式要求将所有像素组成对应的图像数据。
在上述实施步骤中，可以根据相机成像模型和映射参数以及模拟地形环境的数字地形图DEM和DOM，通过逐点计算相机像素成像区域的像素值，生成仿真图像数据，实现探测器对月面图像数据的模拟拍摄。有效降低了实战任务的风险，提升了地面测控及遥操作的可靠性，具有较高的工程应用价值。
需要说明的是上述方法具有以下优点：
(1)计算方法简单、易于软件实现。该种计算方法主要根据相机成像模型和映射参数以及模拟地形环境的数字地形图DEM和DOM，通过逐点计算相机像素成像区域的像素值，生仿真图像数据，计算过程清晰、成逻辑简单，便于软件实现。
(2)通用性强。一种深空探测任务相机图像仿真方法，可以应用于探月工程三期、四期月面巡视勘察、视觉导航定位、月面地形建立、任务飞控演练及遥操作验证等，经适应性完善后也可适用于后续火星探测任务等深空探测任务领域。
下面结合相关附图对上述实施过程进行详细说明。
假设DEM在相机透镜坐标系下的表达为(xi，yj，Eij)，i∈[1，M]，j∈[1，N]。DOM在相机透镜坐标系下的表达为(xi，yj，Gij)，i∈[1，M]，j∈[1，N]。
第一步，确定相机工作成像模型与映射参数：建立以相机透镜中心位置为坐标原点的OXcYcZc相机坐标系，假设相机透镜中心点位置为O，相机模型为理想的透视成像模型。图2是根据本发明实施例的相机成像中心投影模型的示意图，如图2所示，采用中心投影的方式，P′(xc，yc，zc)是空间中任一点在相机坐标系下的坐标，P′(xc，yc，zc)在成像平面上的投影点P(x，y)为OP′与成像平面的交点。
第二步，确定相机成像区域和像素成像区域：根据相机工作参数，相机成像平面为相机透镜中心距离为焦距的平面，相机像素在成像平面上均匀排列，构成像素面，呈矩形形状。图3是根据本发明实施例的相机成像仿真的示意图，如图3所示，假设像素面四个顶点位置分别用A、B、C、D表示，像素面ABCD的中心点为E，OE即为相机视线方向，OA、OB、OC、OD所在直线构成的方锥体为相机的视场。相机视场与月面地形相交的局部月面为相机成像区域。
同理，相机透镜中心O与像素面内某一像素中心点P连线为相机像素视线方向，与像素四个顶点所在直线构成的方锥体为相机的像素视场，相机像素视场与月面地形相交的局部月面为相机像素成像区域。
第三步，像素成像区域中心点坐标计算：
像点P(x，y)坐标x和y已知，可以得到OPP′三点的共线方程：
式中，f为相机透镜的焦距。在已知月面地形的DEM的前提下，射线OP与月面地形交会得到物点P′(xc，yc，zc)即为像素成像区域中心点。xc，yc，zc可由共线方程和DEM共同确定。
当视线与月面地形存在不止一个交汇点时，图4是根据本发明实施例的像素成像区域中心点坐标计算的原理图，如图4所示，所求交点P′坐标的求解步骤如下：
1)以λ＝0.1m步长(可根据地形图栅格大小和地图范围尺寸配置)，在O″P″连线上选取一点S″(O″S″长度为ρ)，对应的月面点P′点在月面地形图高程为h，S″S′交OP″于S。
2)若|SS′|≤阈值(阈值为一小值)，则P′＝S′，取S′点坐标值作为P′坐标值，退出计算。否则继续步骤3)。
3)ρn＝ρn-1+λ，再次选择S″点，重复1)至3)步骤，直至S″＝P″。
4)S″＝P″时，若仍未找到|SS′|≤阈值的S′点，则遮挡计算结果返回“无交点”，认为像素点在地形图之外。
第四步，像素值计算：像点ak为相机成像平面上的一个像素区域，相机像素数量和大小由相机参数决定。得到相机像素成像区域Ak后，根据像素成像区域所有点的坐标{(xi，yj)|Ak}，在DOM图中取出对应的像素值Gij，将所有像素值的平均值作为像点的像素值(当像素成像区域非常小时，像点的像素值可近似等于像素成像区域中心点的像素值)。
第五步，生成仿真图像数据：根据相机像素面大小，按照第四步方法计算所有像点的像素值，按照图像格式要求将所有像素组成对应的图像数据，即为相机在该视线方向的仿真图像。
需要说明的是，上述实施方式可以应用于解决嫦娥三号、嫦娥四号任务等面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像获取问题，为地面控制中心飞控演练提供与月面环境匹配的图像数据源，为任务过程中的遥操作验证提供支持。通过上述方式有效降低了实战任务的风险，提升了地面测控及遥操作的可靠性，具有较高的工程应用价值。
另外，上述方法可以推广应用于探月工程三期、四期月面巡视勘察、视觉导航定位、月面地形建立、任务飞控演练及遥操作验证等，经适应性完善后也可适用于后续火星探测任务等深空探测任务领域。
实施例2
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种仿真图像的生成装置，图5是根据本发明实施例的仿真图像的生成装置的示意图，如图5所示，该仿真图像的生成装置包括：第一确定模块52、第二确定模块54以及生成模块56。下面对该仿真图像的生成装置进行详细说明。
第一确定模块52，用于确定相机的工作成像模型和相机参数；第二确定模块54，连接至上述第一确定模块52，用于依据目标对象的数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域；生成模块56，连接至上述第二确定模块54，用于依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像，其中，仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，例如，对于后者，可以通过以下方式实现：上述各个模块可以位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的方式位于不同的处理器中。
此处需要说明的是，上述第一确定模块52、第二确定模块54以及生成模块56对应于实施例1中的步骤S102至S106，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为装置的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
由上可知，在本申请上述实施例中，通过目标对象的数字地形图、相机的工作成像模型和相机参数来确定相机的相机成像区域和像素成像区域，并依据像素成像区域的像素值，生成该目标对象的仿真图像，并依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的仿真图像，达到了准确地生成面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的目的，从而实现了有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像，降低实战任务的风险，提升地面测控及遥操作的可靠性的技术效果，进而解决了相关技术中无法有效获取面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像的技术问题。
可选地，上述第一确定模块包括：第一确定单元，用于确定相机的透镜中心位置坐标、视线方向；和/或，第二确定单元，用于确定相机的性能参数，其中，相机的性能参数包括以下至少之一：焦距、像素数量和像素面。
可选地，上述第一确定模块包括：建立单元，用于建立目标对象的三维世界坐标与目标对象在图像中对应点的二维像素坐标之间的转换关系；第一生成单元，用于依据转换关系，生成工作成像模型。
可选地，上述第二确定模块包括：第一处理单元，用于以相机的透镜中心与相机的像素面构成的方锥体作为相机的视场；第一得到单元，用于依据相机的视场与目标对象的地形相交的区域，得到相机的相机成像区域；第二处理单元，用于以相机的透镜中心与任一相机的像素构成的方锥体作为相机的像素视场；第二得到单元，用于依据相机的像素视场与目标对象的地形相交的区域，得到相机的像素成像区域。
可选地，上述生成模块包括：第三确定单元，用于确定相机的像素成像区域的中心点以及中心点的坐标，其中，中心点为相机的像素视线与目标对象的地形的交点，中心点的坐标由相机的像素视线和目标对象的数字地形图共同确定；第四确定单元，用于依据相机的像素成像区域的中心点以及中心点的坐标，确定像素成像区域的像素值；第二生成单元，用于基于预定的图像格式，将像素成像区域的像素值生成目标对象的仿真图像。
可选地，上述工作成像模型为透视成像模型。
实施例3
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项的仿真图像的生成方法。
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，或者位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述计算机可读存储介质包括存储的程序。
可选地，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行以下功能：确定相机的工作成像模型和相机参数；依据目标对象的数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域；依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像，其中，仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
实施例4
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，该程序运行时执行上述中任意一项的仿真图像的生成方法。
本申请实施例提供了一种设备，该设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：确定相机的工作成像模型和相机参数；依据目标对象的数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域；依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像，其中，仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：确定相机的工作成像模型和相机参数；依据目标对象的数字地形图、工作成像模型和相机参数，确定相机的相机成像区域和像素成像区域；依据像素成像区域的像素值，生成目标对象的仿真图像，其中，仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种仿真图像的生成方法，其特征在于，包括：
确定相机的工作成像模型和相机参数；
依据目标对象的数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域；
依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像，其中，所述仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定相机的相机参数包括：
确定所述相机的透镜中心位置坐标、视线方向；和/或，确定所述相机的性能参数，其中，所述相机的性能参数包括以下至少之一：焦距、像素数量和像素面。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定相机的工作成像模型包括：
建立目标对象的三维世界坐标与所述目标对象在图像中对应点的二维像素坐标之间的转换关系；
依据所述转换关系，生成所述工作成像模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域包括：
以所述相机的透镜中心与所述相机的像素面构成的方锥体作为所述相机的视场；
依据所述相机的视场与所述目标对象的地形相交的区域，得到所述相机的相机成像区域；
以所述相机的透镜中心与任一所述相机的像素构成的方锥体作为所述相机的像素视场；
依据所述相机的像素视场与所述目标对象的地形相交的区域，得到所述相机的像素成像区域。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像包括：
确定所述相机的像素成像区域的中心点以及所述中心点的坐标，其中，所述中心点为所述相机的像素视线与所述目标对象的地形的交点，所述中心点的坐标由所述相机的像素视线和所述目标对象的数字地形图共同确定；
依据所述相机的像素成像区域的中心点以及所述中心点的坐标，确定所述像素成像区域的像素值；
基于预定的图像格式，将所述像素成像区域的像素值生成所述目标对象的仿真图像。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述工作成像模型为透视成像模型。
7.一种仿真图像的生成装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于确定相机的工作成像模型和相机参数；
第二确定模块，用于依据目标对象的数字地形图、所述工作成像模型和所述相机参数，确定所述相机的相机成像区域和像素成像区域；
生成模块，用于依据所述像素成像区域的像素值，生成所述目标对象的仿真图像，其中，所述仿真图像至少包括面向深空探测任务数字仿真系统的相机图像。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：
第一确定单元，用于确定所述相机的透镜中心位置坐标、视线方向；和/或，第二确定单元，用于确定所述相机的性能参数，其中，所述相机的性能参数包括以下至少之一：焦距、像素数量和像素面。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至6中任意一项所述的仿真图像的生成方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的仿真图像的生成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010708898.3A CN111861873B (zh) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 仿真图像的生成方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010708898.3A CN111861873B (zh) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 仿真图像的生成方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111861873A true CN111861873A (zh) | 2020-10-30 |
| CN111861873B CN111861873B (zh) | 2023-12-29 |
Family
ID=73000912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010708898.3A Active CN111861873B (zh) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 仿真图像的生成方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111861873B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112669422A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-04-16 | 深圳追一科技有限公司 | 仿真3d数字人生成方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN115042995A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-13 | 北京航天飞行控制中心 | 地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286395A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像処理システムおよびその方法 |
| JP2006323450A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Toppan Printing Co Ltd | シミュレーション画像生成装置、方法、演算プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体 |
| CN102737357A (zh) * | 2011-04-08 | 2012-10-17 | 中国科学院国家天文台 | 月球三线阵相机影像仿真数据的生成方法 |
| CN103234552A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-08-07 | 南京航空航天大学 | 光学导航目标星模拟仿真图像生成方法 |
| CN105890577A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-24 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种适用于深空探测器在轨多个天体合影成像方法 |
| US9547883B1 (en) * | 2016-08-19 | 2017-01-17 | Intelligent Security Systems Corporation | Systems and methods for dewarping images |
| CN106586041A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-04-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于深空探测的火星目标模拟方法 |
| CN108871349A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-23 | 北京理工大学 | 一种深空探测器光学导航位姿加权确定方法 |
-
2020
- 2020-07-20 CN CN202010708898.3A patent/CN111861873B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286395A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像処理システムおよびその方法 |
| JP2006323450A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Toppan Printing Co Ltd | シミュレーション画像生成装置、方法、演算プログラム、及びそのプログラムを記録した記録媒体 |
| CN102737357A (zh) * | 2011-04-08 | 2012-10-17 | 中国科学院国家天文台 | 月球三线阵相机影像仿真数据的生成方法 |
| CN103234552A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-08-07 | 南京航空航天大学 | 光学导航目标星模拟仿真图像生成方法 |
| CN105890577A (zh) * | 2015-01-23 | 2016-08-24 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种适用于深空探测器在轨多个天体合影成像方法 |
| US9547883B1 (en) * | 2016-08-19 | 2017-01-17 | Intelligent Security Systems Corporation | Systems and methods for dewarping images |
| CN106586041A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-04-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于深空探测的火星目标模拟方法 |
| CN108871349A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-23 | 北京理工大学 | 一种深空探测器光学导航位姿加权确定方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| WENBIN HE ET AL.: "Deep Image Synthesis for Parameter Space Exploration of Ensemble Simulations", 《IEEE TRANSACTIONS ON VISUALIZATION AND COMPUTER GRAPHICS》 * |
| 彭嫚 等: "嫦娥三号导航相机测图能力分析及地形重建", 《遥感学报》 * |
| 李立春 等: "月面探测中的单目相机成像测量方法", 《航天返回与遥感》, no. 05 * |
| 邹昕 等: "基于深空探测器的在轨天体合影成像及应用", 《光学精密工程》, no. 10 * |
| 韩意 等: "天宫二号伴星可见光相机成像仿真方法", 《红外与激光工程》, no. 12 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112669422A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-04-16 | 深圳追一科技有限公司 | 仿真3d数字人生成方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN115042995A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-13 | 北京航天飞行控制中心 | 地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质 |
| CN115042995B (zh) * | 2022-06-10 | 2022-11-18 | 北京航天飞行控制中心 | 地外天体分离探头释放分离规划方法、装置、设备及介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111861873B (zh) | 2023-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112085844B (zh) | 面向野外未知环境的无人机影像快速三维重建方法 | |
| CN112381919B (zh) | 信息处理方法、定位方法及装置、电子设备和存储介质 | |
| CN109003325B (zh) | 一种三维重建的方法、介质、装置和计算设备 | |
| CN106940704B (zh) | 一种基于栅格地图的定位方法及装置 | |
| JP6561216B2 (ja) | 光学フローを使用した中間ビューの生成 | |
| AU2011312140C1 (en) | Rapid 3D modeling | |
| CN108898676B (zh) | 一种虚实物体之间碰撞及遮挡检测方法及系统 | |
| CN107862744B (zh) | 航空影像三维建模方法及相关产品 | |
| CN110135455A (zh) | 影像匹配方法、装置及计算机可读存储介质 | |
| CN109242913A (zh) | 采集器相对参数的标定方法、装置、设备和介质 | |
| CN107680159B (zh) | 一种基于投影矩阵的空间非合作目标三维重建方法 | |
| CN109035327B (zh) | 基于深度学习的全景相机姿态估计方法 | |
| CN103559737A (zh) | 一种对象全景建模方法 | |
| CN112837419B (zh) | 点云模型构建方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN108680165B (zh) | 基于光学图像的目标飞行器姿态确定方法和装置 | |
| CN106251282B (zh) | 一种机械臂采样环境仿真图的生成方法及装置 | |
| CN110375765B (zh) | 基于直接法的视觉里程计方法、系统及存储介质 | |
| CN108733711B (zh) | 基于三维gis技术的配电线路空间距离获取方法 | |
| CN116051747A (zh) | 一种基于缺失点云数据的房屋三维模型重建方法及设备、介质 | |
| CN111861873B (zh) | 仿真图像的生成方法和装置 | |
| CN110243390A (zh) | 位姿的确定方法、装置及里程计 | |
| US8509522B2 (en) | Camera translation using rotation from device | |
| US20180213215A1 (en) | Method and device for displaying a three-dimensional scene on display surface having an arbitrary non-planar shape | |
| CN115131494A (zh) | 一种光学遥感卫星成像仿真方法及装置 | |
| CN117197388A (zh) | 一种基于生成对抗神经网络和倾斜摄影的实景三维虚拟现实场景构建方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |