C ++在gridmap中表示相机覆盖区域的最有效方式

Posted 2021-04-21

我目前正在开展一个项目，其中一个机器人正在通过一个环境来驱动，该环境被表示为nxn网格图（比如100x100，但将来会更大），我将模拟为2D-array的ints。该区域由相机观察。机器人知道哪个摄像机覆盖哪个区域并且能够从稍微超过摄像机FOV范围的范围远程地停用摄像机。它必须提出一个未被注意的环境计划。

现在，我需要知道哪个摄像机捕获了哪个区域。为简单起见，我们假设所有相机都具有圆形FOV。现在，如果是camera 1捕捉到某个区域，我虽然想在阵列的那个区域放置一个1。到现在为止还挺好。但是，如果有第二个（也许是第三个）相机的FOV重叠怎么办？我如何在网格图中表示这种重叠？

到目前为止我的想法：

• 将相机ID添加到网格中 - 例如如果camera 1覆盖某个FOV，请填写1's。如果camera 2的FOV重叠，请用1+2=3填充重叠区域。缺点：n个摄像机的可能性数量是指数级的，并且很难回溯计算数字的方式 - 例如，6可能是重叠camera 5的camera 1，还有重叠camera 2的camera 4。
• 连接网格中的摄像机ID - 对于cam 1和cam 2的重叠，将12放入网格中。对于cam 1,2 and 3的重叠，将123放入网格中。优点：仅限整数运算，应该快。缺点：只有尽可能多的相机可能作为整数范围有数字（int_max的32bit是4294967295，所以最多10个相机）

任何帮助或想法？甚至是解决这类问题的文献或算法？编程语言将是C ++。

答案

您可以在int中为每个特定相机使用一位。但是，如果处理单个位，unsigned int更可取：假设32位int，1 << 31由于有符号整数溢出而导致未定义的行为，因此您必须使用少一点或对摄像机ID进行一些特殊处理31 （假设从零开始的ID）：

unsigned int field;

// setting the bit for camera ID n (zero based):
field |= 1U << n;

// clearing the bit for camera ID n (zero based):
field &= ~(1U << n);

// reading the bit:
bool isSet = (field & ~(1U << n)) != 0;

（当然，你会将它打包成适当的（内联？）函数......）

这样，您就可以管理CHAR_BIT * sizeof(unsigned int)相机。在大多数现代系统中，这将是32个摄像头 - 但这取决于编译器/架构！根据标准，unsigned int保证能够保存0到65535之间的值，所以为了便于移植，你只能依赖16位（long会以这种方式保证32位，但可以更大，例如64位在64位Linux上）。如果您想确保可用的特定位数，我建议使用<cstdint> header中的数据类型，例如： G。 uint32_t（为了确保文字1U具有适当的范围，你应该施放：static_cast<uint32_t>(1U)或定义适当类型的常量）。

比特处理需要花费一些额外的操作，但这些操作应该可以忽略不计（除了一些非常罕见的极端性能场景;在超过15年的专业经验中只遇到过一次......）。

只是旁注：您可能会发现位字段隐藏了摆弄您的位。嗯，当然，他们确实（但它仍然存在，只是编译器为你做的事情）。但是它们带来了其他缺点（最重要的是：成员的顺序不能保证在不同的系统中是相同的，所以如果你将它们序列化为TCP或文件，你需要注意！），我个人宁愿避免他们。仍然：

struct Field
{
    uint32_t  _0 : 1;
    uint32_t  _1 : 1;
    // ...
    uint32_t _31 : 1;
};