面向无人车遥控的三维地形遥显技术

【摘要】：遥显技术是无人车导航与控制的一项关键技术。遥显技术的核心是为操作者提供实时、丰富的远端场景信息以保证遥控操作的质量。传统基于图像视觉反馈的遥操作存在摄像机视野有限以及无法获得场景三维环境信息的问题。随着雷达数据精度和计算机计算速率的提高以及视频压缩技术的发展,利用虚拟现实技术解决这一问题成为提高无人车的遥控性能的有效途径。为此,本文提出了一种面向越野环境下无人车遥控应用的三维场景遥显方法,并在此基础上构建了三维地形遥显系统。论文完成的主要工作为:1、提出了一种面向无人车遥控的三维场景遥显方法。首先,为满足地形建模的实时性需求,给出了一种快速地形几何建模方案;其次,在获得地形几何模型基础上,利用配准的图像和雷达数据,通过两种途径实现三维地形渲染。1)从逼真感可视化的需求出发,给出了一种基于投影纹理映射和billboard技术结合的逼真感地形渲染方法;2)从实时动态更新的需求出发,给出了一种分辨率可调的点着色地形渲染方法,该方法避免了纹理映射的插值过程,提高了模型的渲染效率,同时通过调整顶点大小使插值时间消耗和建模效果达到良好折中。无人车典型野外试验环境的实验结果表明,上述方法在能保证动态更新频率要求的前提下,实现逼真感的遥显效果。2、设计并实现了一个越野环境下面向无人车遥控的三维地形遥显系统。在该系统中,根据不同需要和环境条件,实现了真实感地形绘制模块、点着色地形绘制模块和夜视模块。该系统可支持视点变换,克服了传统车辆遥控方式下观察视野受限的约束。通过典型的车载传感器实测数据实验,验证了该系统的有效性。
【关键词】：遥显 虚拟现实 地形建模 3D-2D配准 投影纹理映射 Billboard
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP872;TP391.41