多光谱场景数据生成方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种多光谱场景数据生成方法及装置，其中，方法包括：构建仿真场景中各个物体的三维几何模型；根据各个物体按照实际表面属性设置材质属性，并确定场景内的光源布置；基于各个物体的三维几何模型、材质属性和光源布置，采用预设光谱渲染方式进行场景渲染，并且在渲染结束后，根据渲染结果输出多光谱场景数据。由此，解决了相关技术中全流程光谱渲染和渲染数据输出形式与渲染效果难以兼得的技术问题。得的技术问题。得的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
多光谱场景数据生成方法及装置


[0001]本申请涉及图像数据处理或产生
，特别涉及一种多光谱场景数据生成方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着自动驾驶、仿真成像等技术的兴起，仿真场景生成的重要性逐渐显现。场景仿真的目的是模拟真实环境下场景进入镜头的光线分布。为了尽可能缩小真实场景数据与仿真场景数据的域间隙，仿真场景生成模块宜具备以下特性：1.灵活多样的三维建模支持；2.物理真实的渲染；3.支持光谱渲染及光谱数据输出。其中，多样化的三维建模能力使其能够较好的实现对应真实世界的几何构建；物理真实的渲染使物体外观更加逼真；尤其的，由于在成像过程中，镜头滤波、传感器色彩滤波等过程均需要光谱数据的参与，故与RGB数据相比，多光谱的场景数据将有效提升镜头及传感器仿真的精度，因此具备光谱数据的输入输出接口及支持光谱渲染对于场景生成模块来说尤为重要。
[0003]目前的渲染方法主要可分为光栅化渲染和物理光线追踪两种，而真实感渲染主要依赖基于物理的光线追踪渲染实现。目前主流的三维建模软件包括3DS Max，Cinema4D，Maya等，这些软件虽然支持光线追踪渲染，但这些软件通常仅支持RGB三通道的渲染，且目前尚无光谱渲染的相关扩展，因此不具备输出多光谱数据的能力；一些支持光谱渲染的物理光线追踪引擎，例如Arion，FluidRay，MaverickRender等，其虽然在渲染阶段支持光谱计算，但最终的输出仍为RGB三通道的数据；另外有一些面向学术界的渲染引擎，如PBRT，Mitsuba2等，这些渲染引擎虽然可支持光谱渲染及多光谱数据的输出，但是其材质设置较为简单，组合形式不够灵活，使得渲染结果有时难以达到预期；除此之外，PBRT及Mitusba2在进行渲染时，无论是几何、光照还是材质设置均采用文本形式作为输入，不具备可视化的建模及编辑界面，交互体验不够理想。虽然目前已具有相关插件支持将Cinema4D或Blender模型导出为PBRT格式文件，但是其仍存在材质翻译不完全、不支持复杂几何变换以及UV映射导出错误等问题。
[0004]综上，相关技术中，全流程光谱渲染和渲染数据输出形式与渲染效果难以兼得，只能选择其一，无法实现可视化建模及界面编辑的目的，亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种多光谱场景数据生成方法及装置，以解决相关技术中全流程光谱渲染和渲染数据输出形式与渲染效果难以兼得的技术问题。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种多光谱场景数据生成方法，包括以下步骤：构建仿真场景中各个物体的三维几何模型；根据所述各个物体按照实际表面属性设置材质属性，并确定场景内的光源布置；以及基于所述各个物体的三维几何模型、所述材质属性和所述光源布置，采用预设光谱渲染方式进行场景渲染，并且在渲染结束后，根据渲染结果输出多光谱场景数据。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述各个物体按照实际表面属性设置材质属性，包括：检测输入数据的表示类型；根据所述表示类型采取对应的数据处理方式进行数据处理，以使所述材质属性满足光谱渲染条件。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设光谱渲染方式为用Spectral Cycles引擎时，所述采用预设光谱渲染方式进行场景渲染，包括：在渲染过程中，利用预设光谱输出接口逐一累加每次随机采样获得的光谱渲染结果，得到所述渲染结果。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用预设光谱输出接口逐一累加每次随机采样获得的光谱渲染结果，包括：根据每个采样的空间光线和波长得到对应波长通道的渲染结果；对各像素的光谱数据按对应的波长通道进行储存。
[0010]本申请第二方面实施例提供一种多光谱场景数据生成装置，包括：建模模块，用于构建仿真场景中各个物体的三维几何模型；设置模块，用于根据所述各个物体按照实际表面属性设置材质属性，并确定场景内的光源布置；以及生成模块，用于基于所述各个物体的三维几何模型、所述材质属性和所述光源布置，采用预设光谱渲染方式进行场景渲染，并且在渲染结束后，根据渲染结果输出多光谱场景数据。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述设置模块包括：检测单元，用于检测输入数据的表示类型；处理单元，用于根据所述表示类型采取对应的数据处理方式进行数据处理，以使所述材质属性满足光谱渲染条件。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设光谱渲染方式为用Spectral Cycles引擎时，所述生成模块包括：累加单元，用于在渲染过程中，利用预设光谱输出接口逐一累加每次随机采样获得的光谱渲染结果，得到所述渲染结果。
[0013]可选地，在本申请的一个实施例中，所述累计单元包括：计算子单元，用于根据每个采样的空间光线和波长得到对应波长通道的渲染结果；存储子单元，对各像素的光谱数据按对应的波长通道进行储存。
[0014]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的多光谱场景数据生成方法。
[0015]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1
‑
4任一项所述的多光谱场景数据生成方法。
[0016]本申请实施例可以基于仿真场景中各个物体的实际表面属性设置材料属性，材质属性组合形式灵活，有利于达到预期的渲染结果，并结合相应的三维几何模型与光源布置，进行场景渲染，并根据渲染结果输出多光谱场景数据，实现全流程的光谱渲染，从而提高渲染效果。由此，解决了相关技术中全流程光谱渲染和渲染数据输出形式与渲染效果难以兼得的技术问题。
[0017]本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0018]本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0019]图1为根据本申请实施例提供的一种多光谱场景数据生成方法的流程图；
[0020]图2为根据本申请一个实施例的多光谱场景数据生成方法的流程图；
[0021]图3为根据本申请一个实施例的多光谱场景数据生成方法的光谱文件输入节点；
[0022]图4为根据本申请一个实施例的光谱渲染过程中读取对应波长下的材质反射属性的流程图；
[0023]图5为根据本申请一个实施例的利用ILLSS算法生成的RGB三通道对应的光谱反射率曲线；
[0024]图6为根据本申请一个实施例的多光谱场景数据生成方法的光谱数据保存方法的存储方式示意图；
[0025]图7为根据本申请一个实施例的对D65光照环境下MCC图卡场景建模获得的可视化渲染结果示意图；
[0026]图8为根据本申请一个实施例的对D65光照环境下MCC图卡场景进行光谱验证的结果示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多光谱场景数据生成方法，其特征在于，包括以下步骤：构建仿真场景中各个物体的三维几何模型；根据所述各个物体按照实际表面属性设置材质属性，并确定场景内的光源布置；以及基于所述各个物体的三维几何模型、所述材质属性和所述光源布置，采用预设光谱渲染方式进行场景渲染，并且在渲染结束后，根据渲染结果输出多光谱场景数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述各个物体按照实际表面属性设置材质属性，包括：检测输入数据的表示类型；根据所述表示类型采取对应的数据处理方式进行数据处理，以使所述材质属性满足光谱渲染条件。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设光谱渲染方式为用Spectral Cycles引擎时，所述采用预设光谱渲染方式进行场景渲染，包括：在渲染过程中，利用预设光谱输出接口逐一累加每次随机采样获得的光谱渲染结果，得到所述渲染结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设光谱输出接口逐一累加每次随机采样获得的光谱渲染结果，包括：根据每个采样的空间光线和波长得到对应波长通道的渲染结果；对各像素的光谱数据按对应的波长通道进行储存。5.一种多光谱场景数据生成装置，其特征在于，包括以下步骤：建模模块，用于构建仿真场景中各个物体的三维几何模型；设置模块，用于根据所述各个物体按照实际表面属性设置材质属性，并确定场景内的光源布置；以及生成模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：季向阳，杨楚皙，魏恒璐，连晓聪，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：