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一、摄像头仿真原理
1.创建三维模型
摄像头仿真的思路为,基于环境物体的几何空间信息构建对象的三维模型,并根据物体的真实材质与纹理,通过计算机图形学对三维模型添加颜色与光学属性等。一般会使用Unreal Engine 或者Unity 等基于物理的渲染引擎来实现。
2.将三维模型转为图像点
摄像头仿真则通过坐标系转换的方法,将三维空间中的点通过透视关系变换为图像上的点。
3.仿真摄像头的特性、采集过程
之后,还需要对相机镜头的结构与光学特性,内部数据采集过程进行仿真,例如焦距,畸变,亮度调节,Gamma 调节,白平衡调节,色彩空间,景深,高动态范围(HDR)色调的调整等。
摄像头仿真一般需要支持更改摄像头外参、内参
以及畸变参数
,包括摄像头的安装位置,角度,工作频率,分辨率,视场角,焦距和畸变参数等。这些参数会内部转换为投影矩阵,保证世界坐标系-> 相机坐标系-> 图像坐标系-> 像素坐标系整个过程的正确转换,并输出与真实相机效果一致的图像。
4. 仿真天气情况与光照条件
摄像头仿真需要模拟各种复杂的真实天气情况。天气调节一般需要支持时间、光照、太阳高度角、云、雨、雪、雾等各种自定义设置。从而可以支持各种天气和光线条件下的摄像头仿真。
5.输出数据与传输
摄像头仿真每一帧的原始数据
一般可以使用RGB 或YUV 来表示。如需把仿真结果通过网络实时传给自动驾驶系统,一般可使用H264 压缩成视频流,减少传输带宽。
摄像头仿真需要障碍物的真值信息
,包括位置、朝向、包围盒、速度和类型等。
除了对象检测,摄像头的仿真结果也会被用来训练其他计算机视觉算法,包括目标跟踪和语义分隔等。