一種三維全景數據採集、建模方法與流程

2023-06-06 00:28:11 2

本發明涉及三維全景技術，尤其涉及一種三維全景數據採集、建模方法。

背景技術：

三維全景技術是通過專業相機捕捉整個場景的圖像信息，使用軟體進行圖片拼合，並用專門的播放器進行播放，即將平面照及計算機圖變為360度全觀風景用於虛擬實境瀏覽，生成類似蘋果公司的Quicktime VR的場景展示系統。它把二維的平面圖模擬成真實的三維空間，呈現給觀賞者，並給觀賞者提供各種操縱圖像的功能，可以放大縮小，各個方向移動觀看場景，以達到模擬和再現場景的真實環境的效果。其優勢在於：真實感強；生成方便；製作周期短；文件小，傳輸方便，適合網絡使用，發布格式多樣等。目前的三維全景數據採集方法耗時長、成本高。

技術實現要素：

本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種三維全景數據採集、建模方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種三維全景數據採集、建模方法，包括以下步驟：

(1)數據採集準備階段：把各傳感器統一安裝於採集固定支架然後安裝在移動載體上，對CCD相機進行標定；在進行三維實景採集前，進行多傳感器的時間同步與空間配準；

(2)利用CCD相機採集三維實景影像信息，建立GPS流動基站，使用差分方式實時獲取移動平臺的三維坐標數據；由IMU定姿單元提供移動平臺的姿態數據：航向角、俯仰角及橫滾角。

(3)各傳感器即GPS/IMU組合導航，用來獲取位置坐標和姿態數據；經過組合導航濾波後得到系統工作過程中移動載體的地理位置、速度、姿態等數據，為影像序列提供精確的三維空間坐標，同時把濾波處理後的數據一同以TCP/IP方式發送給計算機控制系統。

(4)雷射掃描儀實時獲取空間地物的三維幾何特徵信息。掃描點原始數據使用TCP/IP通信方式由計算機控制系統存儲，得出場景的雷射點雲數據。

(5)對雷射掃描原始數據進行點、線、面特徵的提取即確定採集對象的三維幾何形狀；利用步驟2得到的位置和姿態數據，融合到雷射掃描數據中提取三維GIS空間幾何特徵信息，從相機採集的實景影像中提取出目標影像的紋理特徵，以此來實現三維場景真實重建。

進一步地，所述的空間配準建立統一的坐標系統，將GPS/IMU、CCD相機、雷射掃描儀等多傳感器的原始點統一到一個基準參考坐標系中，建立各個傳感器之間嚴密的坐標系，來實現多傳感器數據融合處理。

本發明的有益效果是：本發明把各個傳感器不同的空間坐標系配準至統一的坐標系；實現了CCD影像傳感器、三個雷射掃描儀等傳感器的各自局部坐標系轉換到以GPS坐標係為基準參考坐標系下，最終保證多個不同傳感器間三維空間數據的融合處理：同時從多傳感器的數據採集頻率差異較大的角度，進行多傳感器時間配準；在現有的實驗環境條件下，提高了三維全景數據採集的有效性和可靠性，從根本上減少了數據採集誤差。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

本發明提供的一種三維全景數據採集、建模方法，包括以下步驟：

(1)數據採集準備階段：把各傳感器統一安裝於採集固定支架然後安裝在移動載體上，對CCD相機進行標定；在進行三維實景採集前，進行多傳感器的時間同步與空間配準；

(2)利用CCD相機採集三維實景影像信息，建立GPS流動基站，使用差分方式實時獲取移動平臺的三維坐標數據；由IMU定姿單元提供移動平臺的姿態數據：航向角、俯仰角及橫滾角。

(3)各傳感器即GPS/IMU組合導航，用來獲取位置坐標和姿態數據；經過組合導航濾波後得到系統工作過程中移動載體的地理位置、速度、姿態等數據，為影像序列提供精確的三維空間坐標，同時把濾波處理後的數據一同以TCP/IP方式發送給計算機控制系統。

(4)雷射掃描儀實時獲取空間地物的三維幾何特徵信息。掃描點原始數據使用TCP/IP通信方式由計算機控制系統存儲，得出場景的雷射點雲數據。

(5)對雷射掃描原始數據進行點、線、面特徵的提取即確定採集對象的三維幾何形狀；利用步驟2得到的位置和姿態數據，融合到雷射掃描數據中提取三維GIS空間幾何特徵信息，從相機採集的實景影像中提取出目標影像的紋理特徵，以此來實現三維場景真實重建。

進一步地，所述的空間配準建立統一的坐標系統，將GPS/IMU、CCD相機、雷射掃描儀等多傳感器的原始點統一到一個基準參考坐標系中，建立各個傳感器之間嚴密的坐標系，來實現多傳感器數據融合處理。

上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。