CameraManager 相机管理

CameraManager 是 Genesis 模拟器的相机管理模块，提供了完整的机器人视觉仿真能力。该系统通过多线程架构实现了实时图像采集、处理和存储功能，支持RGB图像、深度图像和相机参数的获取，为机器人的视觉算法提供了高质量的数据支持。

系统架构设计

CameraManager 类

CameraManager类采用生产者-消费者模式设计，通过独立线程处理图像采集任务，避免阻塞主仿真循环：

多线程处理架构

• 主线程负责仿真控制和用户交互

• 相机线程专门处理图像采集和处理

• 线程间通过事件机制进行同步和通信

资源管理机制

• 自动创建输出目录结构

• 智能的文件命名和版本管理

• 完善的线程生命周期管理

配置参数系统

• 灵活的采集间隔设置

• 可配置的输出路径和格式

• 动态的图像质量参数调节

核心功能模块

相机定位系统

动态跟随机制

相机系统实现了智能的机器人跟随功能，相机位置根据机器人的实时状态动态调整：

# 获取机器人当前状态
car_pos = self.car.get_pos()
car_yaw = getattr(self.car, "_my_yaw", 0.0)

# 计算相机在机器人前方的位置
camera_offset_x = 0.3 * np.sin(car_yaw)
camera_offset_y = 0.3 * np.cos(car_yaw)
camera_x = car_x + camera_offset_x
camera_y = car_y + camera_offset_y
camera_z = car_z + 0.2  # 略高于机器人中心

视线方向计算

系统根据机器人朝向自动计算相机的观察方向，确保相机始终朝向机器人的前进方向：

# 计算前视方向的观察点
lookat_x = camera_x + np.sin(car_yaw)
lookat_y = camera_y + np.cos(car_yaw)
lookat_z = camera_z

多视角支持

系统支持多种相机安装模式： - 前置相机：安装在机器人前方，用于导航和避障 - 顶置相机：俯视角度，用于全局定位和地图构建 - 侧置相机：侧面视角，用于环境感知和物体检测

图像采集系统

RGB图像采集

系统提供高质量的RGB图像采集功能，支持多种分辨率和格式：

def capture_rgb_image(self, width=640, height=480, save_to_disk=True):
    # 渲染RGB图像
    self.camera.render()
    rgb_image = self.camera.get_picture("Color")

    # 格式转换和处理
    if hasattr(rgb_image, "cpu"):
        rgb_image = rgb_image.cpu().numpy()

    # 图像后处理
    rgb_image = (rgb_image * 255).astype(np.uint8)
    rgb_image = cv2.cvtColor(rgb_image, cv2.COLOR_RGB2BGR)

    return rgb_image

深度图像采集

深度图像提供了精确的距离信息，支持机器人的3D感知能力：

def capture_depth_image(self, width=640, height=480, save_to_disk=True):
    # 渲染深度图像
    self.camera.render()
    depth_image = self.camera.get_picture("Depth")

    # 深度值处理
    if hasattr(depth_image, "cpu"):
        depth_image = depth_image.cpu().numpy()

    # 深度范围标准化
    min_depth = np.min(depth_image)
    max_depth = np.max(depth_image)

    return depth_image, min_depth, max_depth

相机参数获取

系统提供完整的相机内参和外参信息：

def get_camera_info(self):
    # 获取相机内参矩阵
    K = self.camera.get_intrinsic_matrix()

    # 获取相机外参信息
    cam_pos = self.camera.get_pos()
    cam_lookat = self.camera.get_lookat()

    return {
        "intrinsic_matrix": K.tolist(),
        "position": cam_pos,
        "lookat": cam_lookat,
        "fov": self.camera.fov,
        "resolution": [self.camera.W, self.camera.H]
    }