技術(shù)特征：

1.一種機械臂采樣環(huán)境仿真圖的生成方法，其特征在于，包括：

確定機械臂相機在采樣過程中的位置姿態(tài)，所述位置姿態(tài)包括機械臂相機與三維場景地形圖之間的相對位置姿態(tài)關(guān)系和相機坐標系；

根據(jù)所述機械臂相機與三維場景地形圖之間的相對位置姿態(tài)關(guān)系，確定三維場景地形圖每個三維點坐標在所述相機坐標系下的三維位置坐標；

在相機坐標系下，根據(jù)透視投影關(guān)系確定每個所述三維位置坐標投影至二維平面上成像點的二維坐標；

根據(jù)成像點的遮擋關(guān)系確定有效成像點，并將所述有效成像點保存至柵格矩陣存儲隊列；

確定每個有效成像點的顏色值并存儲至柵格矩陣存儲隊列，并根據(jù)所述柵格矩陣存儲隊列生成由柵格像素點組成的仿真圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定機械臂相機在采樣過程中的位置姿態(tài)包括：

根據(jù)探測器的位置姿態(tài)參數(shù)確定三維場景地形圖的世界坐標系與探測器坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

根據(jù)探測器本體上機械臂安裝參數(shù)及機械臂各關(guān)節(jié)的運動參數(shù)確定所述探測器坐標系與機械臂末端的云臺坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

根據(jù)所述機械臂相機在云臺的安裝參數(shù)確定所述云臺坐標系與相機坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述透視投影關(guān)系為：

$\mathrm{\λ}\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{f}_u& 0& u_0& 0\\ 0& f_v& v_0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}R& t\\ 0^T& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_w\\ y_w\\ z_w\\ 1\end{array}\right];$

其中，u和v分別為成像點的橫坐標和縱坐標；x_w，y_w，z_w用于表示三維位置坐標；λ為投影深度；f_u和f_v分別為機械臂相機的橫向焦距和縱向焦距，(u₀,v₀)為主點坐標；R為旋轉(zhuǎn)矩陣，t為平移向量，R和t用于表示所述相機坐標系與世界坐標系之間的關(guān)系；

所述根據(jù)成像點的遮擋關(guān)系確定有效成像點，包括：

確定所有成像點在橫坐標方向和縱坐標方向的最大最小極值，并根據(jù)最大最小極值分別確定在橫坐標方向和縱坐標方向的取值范圍，并根據(jù)仿真圖像設(shè)定的空間分辨率確定相應(yīng)的圖像橫、縱方向的像素寬度，即圖像的像素分辨率；

根據(jù)所述像素分辨率設(shè)置相應(yīng)的柵格矩陣存儲隊列；

根據(jù)所述二維平面上成像點的二維坐標確定成像點在柵格矩陣存儲隊列中相對應(yīng)的像素位置；

依次將每個像素位置對應(yīng)的成像點中空間距離值最小的成像點作為有效成像點，所述空間距離值為與所述成像點相對應(yīng)的三維位置坐標與機械臂相機之間的距離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述柵格矩陣存儲隊列生成由柵格像素點組成的仿真圖，包括：

獲取與所述三維場景地形圖相對應(yīng)的數(shù)字正射影像圖，并根據(jù)有效成像點與三維位置坐標之間的關(guān)系依次確定每個柵格像素點的初始顏色值；

確定每個柵格像素點的柵格位置(i，j)及其相鄰位置(i+1，j)、(i，j+1)、(i-1，j)和(i，j-1)所存儲的有效成像點；其中，i，j分別為所述柵格像素點所在的橫縱坐標像素位置；

根據(jù)柵格位置及其相鄰位置所存儲的有效成像點進行平面擬合與插值處理，確定所述柵格像素點的顏色值，并根據(jù)所述柵格像素點組成仿真圖。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述柵格矩陣存儲隊列生成仿真圖之前，還包括：

根據(jù)畸變參數(shù)和仿真相機鏡頭的模型參數(shù)，確定所述二維平面上每個點在橫坐標方向上和縱坐標方向上的畸變量，并將橫坐標方向上和縱坐標方向上的畸變量分別存儲于兩個浮點數(shù)值型矩陣中；

根據(jù)所述柵格像素點的像素位置查詢所述浮點數(shù)值型矩陣中相對應(yīng)的畸變量，并根據(jù)查詢到的畸變量進行畸變補償。

6.一種機械臂采樣環(huán)境仿真圖的生成裝置，其特征在于，包括：

位姿確定模塊，用于確定機械臂相機在采樣過程中的位置姿態(tài)，所述位置姿態(tài)包括機械臂相機與三維場景地形圖之間的相對位置姿態(tài)關(guān)系和相機坐標系；

三維坐標確定模塊，用于根據(jù)所述機械臂相機與三維場景地形圖之間的相對位置姿態(tài)關(guān)系，確定三維場景地形圖每個三維點坐標在所述相機坐標系下的三維位置坐標；

投影模塊，用于在相機坐標系下，根據(jù)透視投影關(guān)系確定每個所述三維位置坐標投影至二維平面上成像點的二維坐標；

成像點確定模塊，用于根據(jù)成像點的遮擋關(guān)系確定有效成像點，并將所述有效成像點保存至柵格矩陣存儲隊列；

處理模塊，用于確定每個有效成像點的顏色值并存儲至柵格矩陣存儲隊列，并根據(jù)所述柵格矩陣存儲隊列生成由柵格像素點組成的仿真圖。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述位姿確定模塊包括：

第一轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)探測器的位置姿態(tài)參數(shù)確定三維場景地形圖的世界坐標系與探測器坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

第二轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)探測器本體上機械臂安裝參數(shù)及機械臂各關(guān)節(jié)的運動參數(shù)確定所述探測器坐標系與機械臂末端的云臺坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

第三轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述機械臂相機在云臺的安裝參數(shù)確定所述云臺坐標系與相機坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述透視投影關(guān)系為：

$\mathrm{\λ}\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{f}_u& 0& u_0& 0\\ 0& f_v& v_0& 0\\ 0& 0& 1& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}R& t\\ 0^T& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_w\\ y_w\\ z_w\\ 1\end{array}\right];$

其中，u和v分別為成像點的橫坐標和縱坐標；x_w，y_w，z_w用于表示三維位置坐標；λ為投影深度；f_u和f_v分別為機械臂相機的橫向焦距和縱向焦距，(u₀,v₀)為主點坐標；R為旋轉(zhuǎn)矩陣，t為平移向量，R和t用于表示所述相機坐標系與世界坐標系之間的關(guān)系；

所述成像點確定模塊包括：

分辨率確定單元，確定所有成像點在橫坐標方向和縱坐標方向的最大最小極值，并根據(jù)最大最小極值分別確定在橫坐標方向和縱坐標方向的取值范圍，并根據(jù)仿真圖像設(shè)定的空間分辨率確定相應(yīng)的圖像橫、縱方向的像素寬度，即圖像的像素分辨率；

存儲單元，用于根據(jù)所述像素分辨率設(shè)置相應(yīng)的柵格矩陣存儲隊列；

像素確定單元，用于根據(jù)所述二維平面上成像點的二維坐標確定成像點在柵格矩陣存儲隊列中相對應(yīng)的像素位置；

選取單元，用于依次將每個像素位置對應(yīng)的成像點中空間距離值最小的成像點作為有效成像點，所述空間距離值為與所述成像點相對應(yīng)的三維位置坐標與機械臂相機之間的距離。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊包括：

獲取單元，用于獲取與所述三維場景地形圖相對應(yīng)的數(shù)字正射影像圖，并根據(jù)有效成像點與三維位置坐標之間的關(guān)系依次確定每個柵格像素點的初始顏色值；

取點單元，用于確定每個柵格像素點的柵格位置(i，j)及其相鄰位置(i+1，j)、(i，j+1)、(i-1，j)和(i，j-1)存儲的有效成像點；其中，i，j分別為所述有柵格像素點所在的橫縱坐標像素位置；

平面擬合與插值單元，用于根據(jù)柵格位置及其相鄰位置所存儲的有效成像點進行平面擬合與插值處理，確定所述柵格像素點的顏色值，并根據(jù)所述柵格像素點組成仿真圖。

10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任一所述的裝置，其特征在于，還包括：畸變設(shè)置模塊和畸變補償模塊；

在所述處理模塊根據(jù)所述柵格矩陣存儲隊列生成仿真圖之前，所述畸變設(shè)置模塊用于根據(jù)畸變參數(shù)和仿真相機鏡頭的模型參數(shù)，確定所述二維平面上每個點在橫坐標方向上和縱坐標方向上的畸變量，并將橫坐標方向上和縱坐標方向上的畸變量分別存儲于兩個浮點數(shù)值型矩陣中；

所述畸變補償模塊用于根據(jù)所述柵格像素點的像素位置查詢所述浮點數(shù)值型矩陣中相對應(yīng)的畸變量，并根據(jù)查詢到的畸變量進行畸變補償。