CN110764070A - 基于三维数据与图像数据的数据实时融合处理方法、装置 - Google Patents

基于三维数据与图像数据的数据实时融合处理方法、装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，该方法包括：针对同一光学接收模块所接收到的光信号，利用分光模块区分出该光信号中的图像数据以及激光雷达三维数据，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据具有对应视场；对该图像数据以及该激光雷达三维数据进行融合，生成图像点云数据；对该图像点云数据进行当前的三维图像需求标准进行等级评估；根据该等级评估得到的数据调整该分光模块的区分参数以调整。本发明对于接收到的同一光信号中采集到的二维数据以及三维数据根据需求而实时调整融合，以使得输出数据更加适应环境需求。

Description

基于三维数据与图像数据的数据实时融合处理方法、装置
技术领域
本发明涉及三维信息检测以及图像处理领域，特别是涉及一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法。
背景技术
在现有技术中，激光雷达系统通过增加一部相机以实现在一次作业中的二维数据以及三维数据的同步采集并实现数据融合。然而，由于实际作业环境的不同，为了获得每种环境下更加优质的输出数据，如果能够对二维数据以及三维数据的采集更加精细化，对于二维数据以及三维数据的融合更加适应环境需求，将进一步提高作业效率，提升业务竞争力。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，使得对于接收到的同一光信号中采集到的二维数据以及三维数据根据需求而实时调整融合，以使得输出数据更加适应环境需求。
本发明公开了一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，该方法包括：
针对同一光学接收模块所接收到的光信号，利用分光模块区分出该光信号中的图像数据以及激光雷达三维数据，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据具有对应视场；
对该图像数据以及该激光雷达三维数据进行融合，生成图像点云数据；
对该图像点云数据进行当前的三维图像需求标准进行等级评估；
根据该等级评估得到的数据调整该分光模块的区分参数以调整。
所述的方法进一步包括：
分光模块采用预设的区分参数；
反馈控制模块触发激光发射模块发射激光信号；
反馈控制模块触发激光接收模块接收激光信号；
反馈控制模块触发图像采集模块进行图像接收；
中央计算模块提取该图像数据中被测物的特征点，与该激光雷达三维数据进行匹配；
中央计算模块根据该特征点为基准，将该激光雷达三维数据与该图像数据配准到同一坐标系中；
采集预定帧的图像数据以及激光雷达三维数据，形成图像点云数据；
中央计算模块根据该等级评估得到的数据，发出分光改变指令；
反馈控制模块根据该分光改变指令，发出分光驱动信号，改变该分光模块的区分参数。
该分光模块至少具有第一分光子模块以及第二分光子模块，该第一分光子模块以及第二分光子模块的分光参数不同。
该分光参数包括波长和/或光强。
该反馈控制模块通过驱动一电机，改变该分光模块在光路中使用的分光参数。
该反馈控制模块可以进一步包括发射控制模块、接收控制模块、图像控制模块以及分光控制模块，
该发射控制模块、该接收控制模块、该图像控制模块以及该分光控制模块设置于同一块电路板上或者分立设置。
每幅该图像数据与该激光雷达三维数据的视场完全重叠或部分重合。
每幅该图像数据的视场完全覆盖该激光雷达三维数据的视场。
本发明还公开了一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理装置，该装置包括：
针对同一光学接收模块所接收到的光信号，利用分光模块区分出该光信号中的图像数据以及激光雷达三维数据的单元，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据具有对应视场；
对该图像数据以及该激光雷达三维数据进行融合，生成图像点云数据的单元；
对该图像点云数据进行当前的三维图像需求标准进行等级评估的单元；
根据该等级评估得到的数据调整该分光模块的区分参数以调整的单元。
所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理装置，进一步包括：
使得分光模块采用预设的区分参数的单元；
使得反馈控制模块触发激光发射模块发射激光信号的单元；
使得反馈控制模块触发激光接收模块接收激光信号的单元；
使得反馈控制模块触发图像采集模块进行图像接收的单元；
使得中央计算模块提取该图像数据中被测物的特征点，与该激光雷达三维数据进行匹配的单元；
使得中央计算模块根据该特征点为基准，将该激光雷达三维数据与该图像数据配准到同一坐标系中的单元；
采集预定帧的图像数据以及激光雷达三维数据，形成图像点云数据的单元；
使得中央计算模块根据该等级评估得到的数据，发出分光改变指令的单元；
使得反馈控制模块根据该分光改变指令，发出分光驱动信号，改变该分光模块的区分参数的单元。
本发明提供的基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，使得对于接收到的同一光信号中采集到的二维数据以及三维数据根据需求而实时调整融合，以使得输出数据更加适应环境需求。
特别是可以根据当前的环境变化，实时的改变图像点云数据的即时补偿，提升图像点云数据的质量。
附图说明
图1所示为该三维数据与图像数据的同步采集系统的结构示意图。
图2所示为该三维数据与图像数据的同步采集系统的详细结构示意图。
图3所示为本发明的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法的流程示意图。
图4所示为本发明的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法的详细流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例描述本发明的技术方案的实现过程，不作为对本发明的限制。
本发明提供了一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，以动态的调整从同一光信号中采集二维数据以及三维数据时，对不同维度数据的光信号分配，以使得输出数据更加适应环境需求。
本发明搭建了一个三维数据与图像数据的同步采集系统100，如图1所示为该三维数据与图像数据的同步采集系统的结构示意图。
该同步采集系统100包括：激光发射模块、光学接收模块10、分光模块20、激光信号采集模块30、图像采集模块40、反馈控制模块60以及中央计算模块50。
激光发射模块用于发射激光信号至环境中，作为主动光路的信号源。
光学接收模块10用于接收光信号，该光学接收模块10为唯一的光路接收通道，可同时接收主动光路以及被动光路的光信号。主动光路用于产生激光三维数据，被动光路用于产生图像数据。
该光学接收模块10为一光学镜组。
该光学接收模块10所接收的光信号被发送至分光模块20，由该分光模块20用于对所接收到的该光信号进行分光，以得到第一光信号以及第二光信号。也就是说，该分光模块20对该光信号进行一定程度的区分，区分的方式可以有多种。
该分光模块20可以具体采用分光镜实现，镀膜反射镜、光栅、半透半反分光镜或旋转反射镜等其他分光措施也在本发明的公开范围内。
该激光信号采集模块30用于对该第一光信号进行处理以获取该第一光信号所携带的三维数据。该激光信号采集模块30进一步包括光电探测阵列以及接收控制电路。该光电探测阵列可为APD阵列。
该图像采集模块40用于对该第二光信号进行处理以获取该第二光信号所携带的图像数据。
其中，该激光信号采集模块30与该图像采集模块40的视场具有重叠，使得图像数据与三维数据具备融合基础。也就是说，该激光信号采集模块30与该图像采集模块40的视场完全重合，或者，该激光信号采集模块30与该图像采集模块40的视场部分重叠，或者，该图像采集模块40的视场完全覆盖该激光信号采集模块30的视场。
进而，利用该中央计算模块50将该三维数据与该图像数据进行融合，也就是说，将二维数据与三维数据相互融合，使得输出的环境地理信息数据同时具备三维数据以及二维数据。
该分光模块20可以至少具有第一分光子模块以及第二分光子模块，该第一分光子模块以及第二分光子模块的分光参数不同，该分光参数包括波长和/或光强。具体来说，该分光模块20可以采用分光镜，即，采用第一分光镜以及第二分光镜，而二者各自分光的光强比例不同。例如第一分光镜可以为1：1的分光，第一分光镜可以为1：2的分光。具体的分光光强比例可以根据需要而设定，设置其他数量的分光镜的技术方案也在本发明的公开范围内。该第一、二分光镜可以设置在一导轨上，由一受控于电机的推杆推动，使得该第一、二分光镜可在该导轨上滑动，并使得二者其中之一定位在同步采集系统100的光路中，发挥分光作用。
如图2所示，该反馈控制模块60可以进一步包括发射控制模块、接收控制模块、图像控制模块以及分光控制模块，该四个模块可以分立于不同电路板，也可以相互组合或者全部集成于同一电路板。该发射控制模块用于触发该激光发射模块，该接收控制模块用于触发该激光信号采集模块，该图像控制模块用于触发该图像采集模块，该分光控制模块用于控制该分光模块。
如图3所示为本发明的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法的流程示意图。该方法包括：
S1，针对同一光学接收模块所接收到的光信号，利用分光模块区分出该光信号中的图像数据以及激光雷达三维数据，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据具有对应视场；
S2，对该图像数据以及该激光雷达三维数据进行融合，生成图像点云数据；
S3，对该图像点云数据进行当前的三维图像需求标准进行等级评估；
S4，根据该等级评估得到的数据调整该分光模块的区分参数以调整。
具体的说，如图4所示，该方法包括：
S101，在初始状态中，分光模块采用预设的区分参数。例如，第一分光镜位于光路中。
S102，系统启动后，反馈控制模块60触发激光发射模块发射激光信号。
S103，反馈控制模块60触发激光接收模块10接收激光信号。
S104，反馈控制模块60触发图像采集模块40进行图像接收。
S105，中央计算模块50接收激光信号采集模块30所生成的三维数据以及图像采集模块40所生成的图像数据，并提取该图像数据中被测物的特征点，与该激光雷达三维数据进行匹配。中央计算模块50进行图像处理，利用图像聚类算法提取该图像数据中被测物的特征点。另外，该中央计算模块50还对激光三维数据进行编码解码以及三维重建，并进行对应同一时刻的图像数据以及三维数据的特征点匹配。
S106，中央计算模块50根据该特征点为基准，将该激光雷达三维数据与该图像数据配准到同一坐标系中。
S107，在采集得到预定帧的图像数据以及激光雷达三维数据后，根据融合解算算法，生成图像点云数据。
S108，中央计算模块50对该图像点云数据根据当前的三维图像需求标准进行等级评估，并根据该等级评估得到的数据，发出分光改变指令。
在不同的环境中，为了更好的图像点云数据质量，对原始光信号的划分需求可能不同。例如，在天气较为阴沉的环境下，需要增加分配给图像采集模块40的光强，从而增加图像点云数据质量的清晰度，而在阴沉环境下，基于激光信号的特性，对于激光三维数据的影响较低，在此环境下对图像点云数据进行等级评估后，中央计算模块50可以发出分光改变指令，提升图像采集模块所能获得的光强。或者在风雨雾霾天气条件下，环境对激光信号的影响较大，难以产生较为清晰准确的三维信号，此时中央计算模块50也可以发出分光改变指令，提升图像采集模块所能获得的光强。
或者，在用户对图像点云数据的三维信息更为关注，需要较好的测距数据时，中央计算模块50也可以发出分光改变指令，提升激光信号采集模块所能获取的光信号。
S109，反馈控制模块60根据该分光改变指令，发出分光驱动信号，改变该分光模块的区分参数。
反馈控制模块60接收中央计算模块50发出的该分光改变指令，发出分光驱动信号，驱动电机，以推动该分光镜的位置，使得当前所需的分光镜位于光路中，进而在下一轮的数据采集中提升图像点云数据的质量。
本发明提供的基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，使得对于接收到的同一光信号中采集到的二维数据以及三维数据根据需求而实时调整融合，以使得输出数据更加适应环境需求。
特别是可以根据当前的环境变化，实时的改变图像点云数据的即时补偿，提升图像点云数据的质量。
上述实施例仅为实现本发明的示例性描述，而不用以限制本发明的保护范围，本领域的技术人员可据以做出各种明显变形以及等同替换的技术方案，皆涵盖于本发明的公开范围内，本发明的保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。

Claims (10)

1.一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，该方法包括：
针对同一光学接收模块所接收到的光信号，利用分光模块区分出该光信号中的图像数据以及激光雷达三维数据，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据具有对应视场；
对该图像数据以及该激光雷达三维数据进行融合，生成图像点云数据；
对该图像点云数据进行当前的三维图像需求标准进行等级评估；
根据该等级评估得到的数据调整该分光模块的区分参数以调整。
2.如权利要求1所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，进一步包括：
分光模块采用预设的区分参数；
反馈控制模块触发激光发射模块发射激光信号；
反馈控制模块触发激光接收模块接收激光信号；
反馈控制模块触发图像采集模块进行图像接收；
中央计算模块提取该图像数据中被测物的特征点，与该激光雷达三维数据进行匹配；
中央计算模块根据该特征点为基准，将该激光雷达三维数据与该图像数据配准到同一坐标系中；
采集预定帧的图像数据以及激光雷达三维数据，形成图像点云数据；
中央计算模块根据该等级评估得到的数据，发出分光改变指令；
反馈控制模块根据该分光改变指令，发出分光驱动信号，改变该分光模块的区分参数。
3.如权利要求1所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，该分光模块至少具有第一分光子模块以及第二分光子模块，该第一分光子模块以及第二分光子模块的分光参数不同。
4.如权利要求3所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，该分光参数包括波长和/或光强。
5.如权利要求2所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，该反馈控制模块通过驱动一电机，改变该分光模块在光路中使用的分光参数。
6.如权利要求2所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，该反馈控制模块可以进一步包括发射控制模块、接收控制模块、图像控制模块以及分光控制模块，
该发射控制模块、该接收控制模块、该图像控制模块以及该分光控制模块设置于同一块电路板上或者分立设置。
7.如权利要求1所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据的视场完全重叠或部分重合。
8.如权利要求1所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理方法，其特征在于，每幅该图像数据的视场完全覆盖该激光雷达三维数据的视场。
9.一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理装置，其特征在于，该装置包括：
针对同一光学接收模块所接收到的光信号，利用分光模块区分出该光信号中的图像数据以及激光雷达三维数据的单元，每幅该图像数据与该激光雷达三维数据具有对应视场；
对该图像数据以及该激光雷达三维数据进行融合，生成图像点云数据的单元；
对该图像点云数据进行当前的三维图像需求标准进行等级评估的单元；
根据该等级评估得到的数据调整该分光模块的区分参数以调整的单元。
10.如权利要求9所述的一种基于三维数据与图像数据的数据实时调整融合处理装置，其特征在于，进一步包括：
使得分光模块采用预设的区分参数的单元；
使得反馈控制模块触发激光发射模块发射激光信号的单元；
使得反馈控制模块触发激光接收模块接收激光信号的单元；
使得反馈控制模块触发图像采集模块进行图像接收的单元；
使得中央计算模块提取该图像数据中被测物的特征点，与该激光雷达三维数据进行匹配的单元；
使得中央计算模块根据该特征点为基准，将该激光雷达三维数据与该图像数据配准到同一坐标系中的单元；
采集预定帧的图像数据以及激光雷达三维数据，形成图像点云数据的单元；
使得中央计算模块根据该等级评估得到的数据，发出分光改变指令的单元；
使得反馈控制模块根据该分光改变指令，发出分光驱动信号，改变该分光模块的区分参数的单元。
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