18884710760
技術文章
在前兩篇文章中，我們系統闡述了非結構化道路場景的構建路徑。首篇《如何高效構建與測試非結構化道路場景？》從宏觀層面剖析了非結構化道路測試的必要性與技術挑戰，并介紹了aiSim通過集成外部工具實現邏輯路網與高真實感地形結合的總體解決方案。第二篇《從OpenDRIVE到Atlas：道路數據編輯與格式適配解析》則深入技術細節，說明了如何利用行業標準的OpenDRIVE格式，通過道路編輯器生成基礎道路邏輯，再經由aiSim Atlas工具鏈轉化為包含語義標簽與基礎模型的初始地圖資產。
至此，我們擁有了一個具備完整道路拓撲和初步視覺表現的Atlas地圖。然而，正如前文所述，這個階段的地圖仍處于“基礎狀態"，地形呈現較為簡易、缺乏靜態細節。若直接用于仿真，車輛動力學反饋仍基于相對平坦的路面假設，難以真實反映坑洼、起伏的影響；攝像頭與雷達傳感器也無法捕捉到復雜路況下的真實物理反饋。這正是本文要解決的核心問題：如何將帶有邏輯信息的“標準地圖"，深化為幾何細節豐富、物理屬性真實、視覺表現高保真的“可仿真數字孿生場景"？
對此，aiSim提供了基于UE5與Blender的深度編輯工作流。本文將詳細闡述如何通過這一鏈路，為地圖注入幾何細節、物理屬性與環境資產，完成從邏輯數據到高保真仿真場景的最終躍遷。
工作流的首步是將Atlas地圖加載至UE環境中。aiSim直接提供了內含多功能插件的UE5項目工程文件，其核心功能之一便是Atlas地圖的導入。
由于Atlas地圖本質是以.gltf、.json等文件形式存儲在資產庫中的，在aiSim Plugin的支持下，只需拖拽地圖目錄下的map.json至UE視口，即可完成導入。此時，原本抽象的OpenDRIVE數據會以靜態網格體（Static Mesh）的形式呈現在UE視口中。
圖1：僅需一步拖拽，實現aiSim地圖到UE地圖的快速導入
這一步驟不僅加載了道路、地形的幾何模型，更重要的是同步導入了地圖的道路邏輯。通過TrafficDataActor，這些邏輯可以SplineActor的形式可視化呈現，為后續自動化模型放置和仿真車輛行駛路線的確認提供參考基準。
在首步導入的地圖中，地形通常相對光滑，且道路與地形接縫處可能存在落差。針對這些問題，需要對靜態網格體進行二次編輯。
對于簡單的地形落差或宏觀層面的調整，可在UE中使用Modeling Mode下的Deform工具（如Dynamic Sculpt或Vertex Sculpt）進行快速處理。但當需要刻畫路面坑洼、車轍、地形與道路的平滑過渡等微觀幾何細節時，則需借助Blender等專業建模工具。
圖2：基于UE與Blender的路面編輯工作流
aiSim在導入過程中已將地形與道路分離為獨立模型，并按照統一坐標系對齊。用戶可以分別導出兩者的FBX文件至Blender進行編輯。
對于道路，可以提取模型的Edge并轉換為Curve對象，結合基于車輛輪距設計的橫截面進行掃描，形成坑洼道路雛形。
隨后可以遵循道路小網格、地形大網格的基本準則，對道路、地形都進行網格的重分布，并施加一定隨機噪聲，完成道路與地形的模型的“坑洼化"。
最后可以對道路和地形進行材質編輯，生成對應的Color、xRoMe、Normal紋理，結束整體的編輯。
編輯完成后，模型以FBX格式導出，作為靜態網格體配合aiSim Prop的優化LOD Group重新導入UE。
通過這種方法，可以在不破壞道路整體趨勢與交通邏輯的前提下，實現模型層面的高精度細化。
圖3：Blender二次編輯后的道路與地形
完成坑洼地面的幾何編輯后，場景的真實度提升還需依賴環境元素的補充。從雜草、樹木、石塊等自然要素，到錐桶、路燈、建筑等人造設施，aiSim內置了數千種3D資產可供直接調用。這些資產不僅模型多樣，其材質實例更針對仿真器渲染引擎進行了優化，除了Color與Normal紋理外，還增設了用于描述反射率的xRoMe紋理，使雷達傳感器仿真數據更具真實性。
圖4：aiSim 3D資產概覽
在物理屬性層面，aiSim插件允許為道路、地面等模型配置詳細的碰撞屬性。在Detail面板中，可以為路面、碎石、障礙物等賦予OBB或Triangle Mesh級別的碰撞體，滿足動力學仿真對接觸反饋的精度要求。
圖5：模型與材質編輯示例
在感知層面，aiSim資產庫的模型自帶語義標簽，同時插件也支持自定義配置。用戶可以為每個靜態網格體指定獨特的Semantic Label，并在仿真器詞典庫中定義對應的類型與顏色。
圖6：UE語義標簽與aiSim仿真運行示例
仿真運行時，這些信息可作為感知真值輸出，生成語義分割圖像與2D/3D邊界框，用于算法驗證。外部導入的FBX模型在確保材質模板統一后，同樣支持語義標簽配置，大幅提升了地圖編輯的靈活性。由此，便可以施加各種各樣的3D資產到地圖中，豐富地圖的表達。
圖7：添加3D資產示例
面對非結構化場景中大范圍的環境要素布置（如路邊護欄、連續植被），手動擺放效率低下且難以保證分布的自然度。aiSim Plugin提供了兩套高效的解決方案：
1、基于UE Foliage的隨機鋪設：
通過UE原生的Foliage Mode，可將特定靜態網格體轉化為Foliage實例。該模式下，用戶能以筆刷形式在指定區域隨機、大面積地放置和消除植被、石塊等元素，并通過調整密度、尺寸、姿態等參數，實現自然、多樣化的分布效果。
圖8：UE Foliage Mode大面積隨機鋪設
2、基于aiSim BluePrints的序列化批量放置
aiSim Plugin Content的Utilities目錄下提供了多種專用藍圖工具，用于沿特定路徑或區域進行批量布置。常用工具包括：
（1）RandomMeshInstancesAlongSpline：沿樣條線批量放置靜態網格體實例。
（2）RandomClassAlongSpline：沿樣條線布置帶有動態屬性（如可開關的路燈）的藍圖類。
（3）StairsAlongSpline：沿樣條線生成臺階。
（4）RandomElectricPillarsAlongSpline：沿樣條線布置電線桿。
（5）ModularBuilding：基于多邊形區域生成樓房模型。
（6）PlantPlacer與FoliageBed：實現植被與花壇的區域化布置。
圖9：自動化操作與批量鋪設示例
在兩種方法的輔助下，便可以隨心所欲地在地圖上大規模放置環境要素，進一步讓地圖的真實度上升到一個新的境界，最終完成滿足需求的非結構化道路。
圖10：最終效果圖（UE端）
完成所有編輯、材質賦予和屬性定義后，進入工作流的最后。在aiSim的UE工程中，通過點擊內置的地圖導出按鈕并選擇保存路徑，即可將當前場景連同所有引用的3D資產打包，輸出為可供仿真器直接加載的Atlas格式地圖。
圖11：最終效果圖（aiSim端）
導出完成后，打開aiSim仿真器加載該地圖，并結合OpenSCENARIO設計具體的測試用例。依托aiSim多樣化的天氣與傳感器配置，可開展多種功能測試：
感知算法驗證：配合Camera、LiDAR、Radar等傳感器，開啟感知真值輸出，檢驗目標檢測、圖像分割、點云識別等算法的性能。
動力學與控制驗證：設定自車以不同速度、加速度通過坑洼路面、障礙物等區域，結合車輛動力學模型輸出的IMU數據與狀態真值，評估底盤控制與軌跡規劃算法的表現。
圖12：高保真光追相機仿真示例
至此，我們完成了從非結構化道路需求分析，到OpenDRIVE邏輯構建，再到UE與Blender聯合編輯，最終回歸aiSim仿真運行的完整技術路徑闡述。
回顧這一系列文章，我們可以看到aiSim所提供的并非單一的工具，而是一條貫穿“標準數據→邏輯地圖→高保真模型→閉環仿真"的技術通道。在這個通道中，嚴謹的道路邏輯與自由的藝術創造力得以結合，為智能駕駛測試構建出既符合物理規律又充滿挑戰的虛擬驗證環境。通過在仿真中充分暴露并解決復雜路況下的潛在問題，最終的目標是讓每一次真實道路上的行駛，都能獲得更多的“平穩"與“安全"。
關注微信