CN106780629A - 一种三维全景数据采集、建模方法 - Google Patents

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张卫星
何兴
江永渡
蒋洵
张鹤
陈志方
吴朝阳
奚姝
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds

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  • Processing Or Creating Images (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三维全景数据采集、建模方法，把各个传感器不同的空间坐标系配准至统一的坐标系；实现了CCD影像传感器、三个激光扫描仪等传感器的各自局部坐标系转换到以GPS坐标系为基准参考坐标系下，最终保证多个不同传感器间三维空间数据的融合处理：同时从多传感器的数据采集频率差异较大的角度，进行多传感器时间配准；在现有的实验环境条件下，提高了三维全景数据采集的有效性和可靠性，从根本上减少了数据采集误差。

Description

一种三维全景数据采集、建模方法
技术领域
本发明涉及三维全景技术，尤其涉及一种三维全景数据采集、建模方法。
背景技术
三维全景技术是通过专业相机捕捉整个场景的图像信息，使用软件进行图片拼合，并用专门的播放器进行播放，即将平面照及计算机图变为360度全观风景用于虚拟现实浏览，生成类似苹果公司的Quicktime VR的场景展示系统。它把二维的平面图模拟成真实的三维空间，呈现给观赏者，并给观赏者提供各种操纵图像的功能，可以放大缩小，各个方向移动观看场景，以达到模拟和再现场景的真实环境的效果。其优势在于：真实感强；生成方便；制作周期短；文件小，传输方便，适合网络使用，发布格式多样等。目前的三维全景数据采集方法耗时长、成本高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三维全景数据采集、建模方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种三维全景数据采集、建模方法，包括以下步骤：
(1)数据采集准备阶段：把各传感器统一安装于采集固定支架然后安装在移动载体上，对CCD相机进行标定；在进行三维实景采集前，进行多传感器的时间同步与空间配准；
(2)利用CCD相机采集三维实景影像信息，建立GPS流动基站，使用差分方式实时获取移动平台的三维坐标数据；由IMU定姿单元提供移动平台的姿态数据：航向角、俯仰角及横滚角。
(3)各传感器即GPS/IMU组合导航，用来获取位置坐标和姿态数据；经过组合导航滤波后得到系统工作过程中移动载体的地理位置、速度、姿态等数据，为影像序列提供精确的三维空间坐标，同时把滤波处理后的数据一同以TCP/IP方式发送给计算机控制系统。
(4)激光扫描仪实时获取空间地物的三维几何特征信息。扫描点原始数据使用TCP/IP通信方式由计算机控制系统存储，得出场景的激光点云数据。
(5)对激光扫描原始数据进行点、线、面特征的提取即确定采集对象的三维几何形状；利用步骤2得到的位置和姿态数据，融合到激光扫描数据中提取三维GIS空间几何特征信息，从相机采集的实景影像中提取出目标影像的纹理特征，以此来实现三维场景真实重建。
进一步地，所述的空间配准建立统一的坐标系统，将GPS/IMU、CCD相机、激光扫描仪等多传感器的原始点统一到一个基准参考坐标系中，建立各个传感器之间严密的坐标系，来实现多传感器数据融合处理。
本发明的有益效果是：本发明把各个传感器不同的空间坐标系配准至统一的坐标系；实现了CCD影像传感器、三个激光扫描仪等传感器的各自局部坐标系转换到以GPS坐标系为基准参考坐标系下，最终保证多个不同传感器间三维空间数据的融合处理：同时从多传感器的数据采集频率差异较大的角度，进行多传感器时间配准；在现有的实验环境条件下，提高了三维全景数据采集的有效性和可靠性，从根本上减少了数据采集误差。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种三维全景数据采集、建模方法，包括以下步骤：
(1)数据采集准备阶段：把各传感器统一安装于采集固定支架然后安装在移动载体上，对CCD相机进行标定；在进行三维实景采集前，进行多传感器的时间同步与空间配准；
(2)利用CCD相机采集三维实景影像信息，建立GPS流动基站，使用差分方式实时获取移动平台的三维坐标数据；由IMU定姿单元提供移动平台的姿态数据：航向角、俯仰角及横滚角。
(3)各传感器即GPS/IMU组合导航，用来获取位置坐标和姿态数据；经过组合导航滤波后得到系统工作过程中移动载体的地理位置、速度、姿态等数据，为影像序列提供精确的三维空间坐标，同时把滤波处理后的数据一同以TCP/IP方式发送给计算机控制系统。
(4)激光扫描仪实时获取空间地物的三维几何特征信息。扫描点原始数据使用TCP/IP通信方式由计算机控制系统存储，得出场景的激光点云数据。
(5)对激光扫描原始数据进行点、线、面特征的提取即确定采集对象的三维几何形状；利用步骤2得到的位置和姿态数据，融合到激光扫描数据中提取三维GIS空间几何特征信息，从相机采集的实景影像中提取出目标影像的纹理特征，以此来实现三维场景真实重建。
进一步地，所述的空间配准建立统一的坐标系统，将GPS/IMU、CCD相机、激光扫描仪等多传感器的原始点统一到一个基准参考坐标系中，建立各个传感器之间严密的坐标系，来实现多传感器数据融合处理。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种三维全景数据采集、建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)数据采集准备阶段：把各传感器统一安装于采集固定支架然后安装在移动载体上，对CCD相机进行标定；在进行三维实景采集前，进行多传感器的时间同步与空间配准；
(2)利用CCD相机采集三维实景影像信息，建立GPS流动基站，使用差分方式实时获取移动平台的三维坐标数据；由IMU定姿单元提供移动平台的姿态数据：航向角、俯仰角及横滚角。
(3)各传感器即GPS/IMU组合导航，用来获取位置坐标和姿态数据；经过组合导航滤波后得到系统工作过程中移动载体的地理位置、速度、姿态等数据，为影像序列提供精确的三维空间坐标，同时把滤波处理后的数据一同以TCP/IP方式发送给计算机控制系统。
(4)激光扫描仪实时获取空间地物的三维几何特征信息。扫描点原始数据使用TCP/IP通信方式由计算机控制系统存储，得出场景的激光点云数据。
(5)对激光扫描原始数据进行点、线、面特征的提取即确定采集对象的三维几何形状；利用步骤2得到的位置和姿态数据，融合到激光扫描数据中提取三维GIS空间几何特征信息，从相机采集的实景影像中提取出目标影像的纹理特征，以此来实现三维场景真实重建。
2.根据权利要求1所述的一种三维全景数据采集、建模方法，其特征在于，所述的空间配准建立统一的坐标系统，将GPS/IMU、CCD相机、激光扫描仪等多传感器的原始点统一到一个基准参考坐标系中，建立各个传感器之间严密的坐标系，来实现多传感器数据融合处理。
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