雷达仿真方法、装置、存储介质及电子设备制造方法及图纸

本公开涉及一种雷达仿真方法、装置、存储介质及电子设备，包括：根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机，其中，仿真相机的视口能够与仿真雷达的所有仿真雷达射线相交；根据仿真相机获取三维仿真场景的点云数据；获取仿真雷达射线在仿真相机中对应的平面像素坐标；根据平面像素坐标在点云数据中进行采样，并将采样得到的点云数据作为仿真雷达的仿真结果。通过上述技术方案，能够通过设置仿真相机来辅助仿真雷达进行仿真，很大程度地提高雷达仿真的速度，并且很大程度地提高了雷达仿真的扩展性，能够在保证仿真速度的情况下实现多个雷达同时进行仿真。

Radar simulation method, device, storage medium and electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
雷达仿真方法、装置、存储介质及电子设备
本公开涉及仿真领域，具体地，涉及一种雷达仿真方法、装置、存储介质及电子设备。
技术介绍
雷达仿真是在仿真场景的基础上，按照真实雷达参数，仿真出实际雷达的每一帧的雷达射线点云数据。雷达仿真具有以下优势：能够省去真实雷达的标注成本，因为人工标注不仅成本高，准确性还堪忧，精度很容易相差分米以上，而雷达仿真的障碍物标注则完全由仿真场景实时生成，标注精度更高；雷达仿真可以模拟极端天气和工况，例如，可以模拟出暴雨、暴雪、浓雾中的雷达点云，也可以模拟严重拥堵或者恶劣交通事故中的雷达点云。现有雷达仿真的思路主要是模拟每一条真实雷达射线的发射，与场景中所有物体求交。以某64线、水平分辨率为0.4°、最大探测距离为120米的雷达为例，该雷达每一帧会发射出57600条射线(64*360/0.4)与场景中所有物体求交，如果求得的交点位于最大探测距离内，则为有效点，对于20HZ的雷达来说，每秒就需要发射1152000条射线。在复杂的城市道路仿真场景中，如果按照以上设置，则需要每秒百万条的射线与场景求交，对CPU的消耗极大。在当前主流的通过模拟每一条射线与场景求交的算法中，有以下问题：由于CPU核数的限制，即使采用CPU并行方式，仿真速度也很难提升，实时仿真帧率不够；需要为每一种类型都添加与原始模型完全一致的碰撞体。对于有很多镂空的障碍物(如自行车)，中间也不能有碰撞，不然会影响射线与场景的求交结果，而这样一辆仿真自行车就可能包括十多万个顶点，碰撞体越复杂，求交算法也就越耗时，导致随着仿真准确度的提升，帧率的下降十分明显；无法做到同时仿真多个雷达并融合，当前L4及以上自动驾驶车上，一般会安装多个雷达，而由于每个激光雷达都得消耗大量的CPU，因此当前主流仿真算法在单机(单CPU)上很难同时仿真多个激光雷达。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种雷达仿真方法、装置、存储介质及电子设备，能够通过设置仿真相机来辅助仿真雷达进行仿真，很大程度地提高雷达仿真的速度，并且很大程度地提高了雷达仿真的扩展性，能够在保证仿真速度的情况下实现多个雷达同时进行仿真。为了实现上述目的，本公开提供一种雷达仿真方法，所述方法包括：根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机，其中，所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交；根据所述仿真相机获取所述三维仿真场景的点云数据；获取所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标；根据所述平面像素坐标在所述点云数据中进行采样，并将采样得到的点云数据作为所述仿真雷达的仿真结果。可选地，所述根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机包括：获取所述仿真雷达在三维仿真场景中的位置和仿真雷达视场角；根据所述仿真雷达的所述位置和仿真雷达视场角确定所述仿真相机的位置、个数以及仿真相机视场角，以使所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交，其中，所述仿真相机为一个或多个。可选地，所述根据所述仿真相机获取所述三维仿真场景的点云数据包括：获取所述仿真相机在所述三维仿真场景中能够得到的深度图、法线图和物理材质图；根据所述深度图，计算所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点的三维坐标；根据所述深度图、法线图和所述物理材质图计算所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点的射线反射强度；将包括所述三维坐标和所述射线反射强度的所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点所构成的数据作为所述仿真相机获取到的所述三维仿真场景的点云数据。可选地，所述获取所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标包括：确定与所述仿真相机一一对应的第一平面，其中，与所述仿真相机的所述视口相交的所述仿真雷达射线也都能够与和该仿真相机一一对应的所述第一平面相交；计算所述仿真雷达射线与所述第一平面的第一交点；根据所述第一交点获取与所述第一交点对应的所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标。可选地，所述计算所述仿真雷达射线与所述第一平面的第一交点包括：获取所述第一平面的法向量和所述第一平面的中心点的坐标，所述中心点为与所述第一平面一一对应的所述仿真相机在所述第一平面的投影；获取所述仿真雷达射线的方向向量；通过以下公式得到所述第一交点：P＝Ray×length，其中，length为所述第一交点到所述仿真雷达的距离，N为所述第一平面的所述法向量，P0为所述第一平面的所述中心点，Ray为所述仿真雷达射线的所述方向向量，P为所述第一交点。可选地，所述根据所述平面像素坐标在所述点云数据中进行采样，并将采样得到的点云数据作为所述仿真雷达的仿真结果包括：根据预设雷达噪声设置对采样得到的点云数据添加噪声；将添加噪声后的点云数据作为所述仿真雷达的仿真结果。本公开还提供一种雷达仿真装置，所述装置包括：设置模块，用于根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机，其中，所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交；第一获取模块，用于根据所述仿真相机获取所述三维仿真场景的点云数据；第二获取模块，用于获取所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标；采样模块，用于根据所述平面像素坐标在所述点云数据中进行采样，并将采样得到的点云数据作为所述仿真雷达的仿真结果。可选地，所述设置模块包括：第一获取子模块，用于获取所述仿真雷达在三维仿真场景中的位置和仿真雷达视场角；设置子模块，用于根据所述仿真雷达的所述位置和仿真雷达视场角确定所述仿真相机的位置、个数以及仿真相机视场角，以使所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交，其中，所述仿真相机为一个或多个。可选地，所述第一获取模块包括：第二获取子模块，用于获取所述仿真相机在所述三维仿真场景中能够得到的深度图、法线图和物理材质图；第一计算子模块，用于根据所述深度图，计算所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点的三维坐标；第二计算子模块，用于根据所述深度图、法线图和所述物理材质图计算所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点的射线反射强度；融合子模块，用于将包括所述三维坐标和所述射线反射强度的所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点所构成的数据作为所述仿真相机获取到的所述三维仿真场景的点云数据。可选地，所述第二获取模块包括：确定子模块，用于确定与所述仿真相机一一对应的第一平面，其中，与所述仿真相机的所述视口相交的所述仿真雷达射线也都能够与和该仿真相机一一对应的所述第一平面相交；第三计算子模块，用于计算所述仿真雷达射线与所述第一平面的第一交点；第四计算子模块，用于根据所述第一交点获取与所述第一交点对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达仿真方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机，其中，所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交；/n根据所述仿真相机获取所述三维仿真场景的点云数据；/n获取所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标；/n根据所述平面像素坐标在所述点云数据中进行采样，并将采样得到的点云数据作为所述仿真雷达的仿真结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种雷达仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机，其中，所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交；
根据所述仿真相机获取所述三维仿真场景的点云数据；
获取所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标；
根据所述平面像素坐标在所述点云数据中进行采样，并将采样得到的点云数据作为所述仿真雷达的仿真结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据仿真雷达在三维仿真场景中的位置设置仿真相机包括：
获取所述仿真雷达在三维仿真场景中的位置和仿真雷达视场角；
根据所述仿真雷达的所述位置和仿真雷达视场角确定所述仿真相机的位置、个数以及仿真相机视场角，以使所述仿真相机的视口能够与所述仿真雷达的所有仿真雷达射线相交，其中，所述仿真相机为一个或多个。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述仿真相机获取所述三维仿真场景的点云数据包括：
获取所述仿真相机在所述三维仿真场景中能够得到的深度图、法线图和物理材质图；
根据所述深度图，计算所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点的三维坐标；
根据所述深度图、法线图和所述物理材质图计算所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点的射线反射强度；
将包括所述三维坐标和所述射线反射强度的所述深度图中的每个像素所对应的所述三维仿真场景中的物体上的点所构成的数据作为所述仿真相机获取到的所述三维仿真场景的点云数据。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标包括：
确定与所述仿真相机一一对应的第一平面，其中，与所述仿真相机的所述视口相交的所述仿真雷达射线也都能够与和该仿真相机一一对应的所述第一平面相交；
计算所述仿真雷达射线与所述第一平面的第一交点；
根据所述第一交点获取与所述第一交点对应的所述仿真雷达射线在所述仿真相机中对应的平面像素坐标。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述仿真雷达射线与所述第一平面的第一交点包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：张安春，鲍世强，
申请(专利权)人：当家移动绿色互联网技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11