CN113706594B - 三维场景信息生成的系统、方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种三维场景信息生成的系统、方法及电子设备，其中，利用数据采集模块进行数据采集的同时利用实时POS解算模块实时进行数据解算得到绝对位姿数据，再利用数据实时融合模块根据绝对位姿数据将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据、最后，利用点云影像配准模块实时进行点云与场景图像的融合，实现了原始数据采集解析和数据处理计算同步，实时还原真实的三维场景信息，并且，由于本申请中生成三维场景信息的过程中不需要架设基站，可以实现边采集边生成带有真实纹理信息的三维场景信息，实时性能和可视化效果好。
Description
技术领域
本发明涉及移动测量技术领域，尤其是涉及一种三维场景信息生成的系统、方法及电子设备。
背景技术
移动测量系统作为一种采集空间三维信息的技术手段，在数字城市、无人驾驶、地形图测绘等领域有着广泛的应用。
传统的移动测量系统作业，如大范围地形测绘、道路电力等带状勘测巡检等，都需要先进行前期准备工作(如基站架设、设备安装等)，之后通过数据采集获取原始数据，再通过将定位定姿数据和激光扫描仪数据进行融合，最终获得带有三维地理坐标的三维场景信息。
传统的移动测量系统作业流程复杂、需在本地进行复杂的后处理工作，在耗费大量人力物力和时间的同时，存在返工重新采集数据的风险，因此，上述作业方式在生成三维场景信息过程中存在效率低、实时性差等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三维场景信息生成的系统、方法及电子设备，能够实时生成三维场景信息有效提高了作业效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种三维场景信息生成的系统，其中，该系统包括：数据采集模块，以及与数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，实时POS解算模块和点云影像配准模块均与数据实时融合模块通讯连接；数据采集模块，用于采集目标场景的导航数据集、原始点云数据集和场景图像，并将导航数据集发送至实时POS解算模块、原始点云数据集发送至数据实时融合模块、场景图像发送至点云影像配准模块；实时POS解算模块，用于接收导航数据集，实时将导航坐标系下的导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下，得到每个导航数据对应的绝对位姿数据，并将多个绝对位姿数据发送至数据实时融合模块；其中，绝对位姿数据包括绝对位置数据和绝对姿态数据；数据实时融合模块，用于接收多个绝对位姿数据和原始点云数据集，从多个绝对位姿数据中查找与每个原始点云数据对应的目标绝对位姿数据，基于目标绝对位姿数据确定对应的原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间转换信息将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据，并将点云数据发送至点云影像配准模块；其中，目标绝对位姿数据所携带的时间信息与对应的原始点云数据所携带的时间信息相同；点云影像配准模块，用于接收点云数据和场景图像，根据点云数据的强度值生成平面灰度图像，基于第二空间转换信息将平面灰度图像转换至与场景图像重合，并将重合后的场景图像与平面灰度图像进行图像融合生成目标场景的三维场景信息。
上述系统还包括与点云影像配准模块通讯连接的显示终端；点云影像配准模块，还用于将三维场景信息发送至显示终端进行显示。
上述系统还包括与数据采集模块通讯连接的存储模块；数据采集模块，还用于将采集到的导航数据集和原始点云数据集发送至存储模块进行存储。
上述系统还包括与数据采集模块、实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块均通讯连接的解码模块；解码模块，用于对数据采集模块采集到的导航数据集、原始点云数据集和场景图像进行解码，并将解码后的导航数据集发送至实时POS解算模块、解码后的原始点云数据集发送至数据实时融合模块、解码后的场景图像发送至点云影像配准模块。
上述数据采集模块包括POS数据采集单元、激光点云数据采集单元和影像数据采集单元；其中，POS数据采集单元与实时POS解算模块通讯连接，用于采集目标场景的导航数据集，并将导航数据集发送至实时POS解算模块；其中，导航数据集包括卫星导航数据和惯性导航数据；激光点云数据采集单元与数据实时融合模块通讯连接，用于采集目标场景的原始点云数据，并将原始点云数据发送至数据实时融合模块；影像数据采集单元与点云影像配准模块通讯连接，用于采集目标场景的场景图像，并将场景图像发送至点云影像配准模块。
上述POS数据采集单元包括与实时POS解算模块通讯连接卫星导航和惯性导航；卫星导航，用于采集卫星导航数据，并将卫星导航数据发送至实时POS解算模块；惯性导航，用于采集惯性导航数据，并将惯性导航数据发送至实时POS解算模块。
上述系统还包括与数据采集模块通讯连接的控制器；控制器，用于接收启动信号，基于启动信号生成数据采集指令，并将数据采集指令发送至数据采集模块，以控制数据采集模块进行数据采集。
第二方面，本发明实施例还提供一种三维场景信息生成的方法，其中，该方法应用于上述的三维场景信息生成的系统，该系统包括：数据采集模块，以及与数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，实时POS解算模块和点云影像配准模块均与数据实时融合模块通讯连接；上述方法包括：数据采集模块采集目标场景的导航数据集、原始点云数据集和场景图像，并将导航数据集发送至实时POS解算模块、原始点云数据集发送至数据实时融合模块、场景图像发送至点云影像配准模块；实时POS解算模块接收导航数据集，实时将导航坐标系下的导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下，得到每个导航数据对应的绝对位姿数据，并将多个绝对位姿数据发送至数据实时融合模块；其中，绝对位姿数据包括绝对位置数据和绝对姿态数据；数据实时融合模块接收多个绝对位姿数据和原始点云数据集，从多个绝对位姿数据中查找与每个原始点云数据对应的目标绝对位姿数据，基于目标绝对位姿数据确定对应的原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间转换信息将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据，并将点云数据发送至点云影像配准模块；其中，目标绝对位姿数据所携带的时间信息与对应的原始点云数据所携带的时间信息相同；点云影像配准模块接收点云数据和场景图像，根据点云数据的强度值生成平面灰度图像，基于第二空间转换信息将平面灰度图像转换至与场景图像重合，并将重合后的场景图像与平面灰度图像进行图像融合生成目标场景的三维场景信息。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，其中，包括处理器和存储器，存储器存储有能够被处理器执行的计算机可执行指令，处理器执行计算机可执行指令以实现上述方法。
第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现上述的方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本申请实施例提供一种三维场景信息生成的系统、方法及电子设备，其中，该系统包括：数据采集模块，以及与数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，实时POS解算模块和点云影像配准模块均与数据实时融合模块通讯连接；在利用数据采集模块进行数据采集的同时利用实时POS解算模块实时进行数据解算得到绝对位姿数据，再利用数据实时融合模块根据绝对位姿数据将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据、最后，利用点云影像配准模块实时进行点云与场景图像的融合，实现了原始数据采集解析和数据处理计算同步，实时还原真实的三维场景信息，并且，由于本申请中生成三维场景信息的过程中不需要架设基站，可以实现边采集边生成带有真实纹理信息的三维场景信息，实时性能和可视化效果好。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种三维场景信息生成的系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种三维场景信息生成的系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种三维场景信息生成的系统的安装示意图；
图4为本发明实施例提供的一种解算的框架图；
图5为本发明实施例提供的一种数据转换的框架图；
图6为本发明实施例提供的一种图像融合的框架图；
图7为本发明实施例提供的另一种三维场景信息生成的系统的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种三维场景信息生成的方法的流程图；
图9为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到现有移动测量系统作业流程复杂、需在本地进行复杂的后处理工作，在耗费大量人力物力和时间的同时，存在返工重新采集数据的风险，因此，上述作业方式在生成三维场景信息过程中存在效率低、实时性差等缺点；本发明实施例提供的一种三维场景信息生成的系统、方法及电子设备，能够在利用数据采集模块进行数据采集的同时利用实时POS解算模块实时进行数据解算得到绝对位姿数据，再利用数据实时融合模块根据绝对位姿数据将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据、最后，利用点云影像配准模块实时进行点云与场景图像的融合，实现了原始数据采集解析和数据处理计算同步，实时还原真实的三维场景信息，并且，由于本申请中生成三维场景信息的过程中不需要架设基站，可以实现边采集边生成带有真实纹理信息的三维场景信息，实时性能和可视化效果好。
本实施例提供了一种三维场景信息生成的系统，图1示出了一种三维场景信息生成的系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：数据采集模块100，以及与数据采集模块100通讯连接的实时POS解算模块101、数据实时融合模块102和点云影像配准模块103，实时POS解算模块101和点云影像配准模块103均与数据实时融合模块102通讯连接。
其中，数据采集模块100，用于采集目标场景的导航数据集、原始点云数据集和场景图像，并将导航数据集发送至实时POS解算模块、原始点云数据集发送至数据实时融合模块、场景图像发送至点云影像配准模块；
在图1的基础上，图2示出了另一种三维场景信息生成的系统的结构示意图，如图2所示，上述数据采集模块100包括POS数据采集单元200、激光点云数据采集单元201和影像数据采集单元202；其中，POS数据采集单元200与实时POS解算模块101通讯连接，用于采集目标场景的导航数据集，并将导航数据集发送至实时POS解算模块；其中，导航数据集包括卫星导航数据和惯性导航数据；激光点云数据采集单元201与数据实时融合模块102通讯连接，用于采集目标场景的原始点云数据，并将原始点云数据发送至数据实时融合模块；影像数据采集单元202与点云影像配准模块103通讯连接，用于采集目标场景的场景图像，并将场景图像发送至点云影像配准模块。
在实际使用时，POS数据采集单元200包括与实时POS解算模块通讯连接卫星导航和惯性导航；卫星导航，用于采集卫星导航数据，并将卫星导航数据发送至实时POS解算模块；惯性导航，用于采集惯性导航数据，并将惯性导航数据发送至实时POS解算模块。激光点云数据采集单元201可以为激光雷达或激光扫描仪，影像数据采集单元202为相机。
通常，将上述系统安装在车顶或无人机底座位置，为了便于理解，图3示出了一种三维场景信息生成的系统的安装示意图，以汽车为了进行说明，图3中的白色安装板为车顶，POS数据采集单元200包括的卫星导航300和惯性导航301安装在安装板的上面，激光点云数据采集单元201和影像数据采集单元202安装在安装板的上面的下面，并且，激光点云数据采集单元201和影像数据采集单元202的镜头需要与图3中箭头指示的车辆前进的方向相一致。
实时POS解算模块101，用于接收导航数据集，实时将导航坐标系下的导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下，得到每个导航数据对应的绝对位姿数据，并将多个绝对位姿数据发送至数据实时融合模块；其中，绝对位姿数据包括绝对位置数据和绝对姿态数据；
上述由POS数据采集单元200采集到的导航数据集是在导航坐标系下的数据，在本实施例中，需要将导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下的数据，为了便于理解绝对位姿数据解算的过程，图4示出了一种解算的框架图，如图4所示，实时卫星定位算法采用标准单点定位模式对卫星导航数据进行解算得到绝对位置信息；实时捷联惯导数值递增算法对惯性导航数据进行姿态更新、速度更新和位置更新得到实时状态估计，仅采用前向滤波，即卡尔曼滤波器，用来估计每一时刻的状态获得绝对位置数据和绝对姿态数据。
卫星导航数据和惯性导航数据经过实时POS解算模块处理后获得载体当前时刻的绝对位置数据和绝对姿态数据，其中，绝对位置数据记录系统在大地坐标系下的大地坐标；绝对姿态数据包含：横滚角、俯仰角和偏航角，其中，横滚角是载体x轴与水平方向的夹角，载体右侧向下为正；俯仰角是载体y轴与水平方向之间的夹角，载体向上为正；偏航角是载体前进方向与正北方向之间的夹角。
数据实时融合模块102，用于接收多个绝对位姿数据和原始点云数据集，从多个绝对位姿数据中查找与每个原始点云数据对应的目标绝对位姿数据，基于目标绝对位姿数据确定对应的原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间转换信息将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据，并将点云数据发送至点云影像配准模块；其中，目标绝对位姿数据所携带的时间信息与对应的原始点云数据所携带的时间信息相同；
为了便于理解利用数据实时融合模块实现原始点云数据转换的过程，图5示出了一种数据转换的框架图，如图5所示，每个原始点云数据中都携带有对应的时间信息，导航数据集中的每个导航数据也同样携带有时间信息，当经过实时POS解算模块解算后得到的绝对位姿数据中同样携带有时间信息，因此，可根据时间信息相同匹配的原则，从多个绝对位姿数据中查找到与其携带的时间信息匹配的原始点云数据，并基于与原始点云数据对应的目标绝对位姿数据确定对应的原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间转换信息将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据。
第一空间转换信息包括由绝对姿态数据确定的旋转矩阵和位置向量(即绝对位置数据)；其中，点云数据的坐标Xe为：
其中，/>
是大地坐标系下的旋转矩阵，Te b是大地坐标系下的位置向量。
旋转矩阵为：
其中，yaw表示偏航角，pitch表示俯仰角，roll表示横滚角。
通过上述数据实时融合模块可将激光点云数据采集单元坐标下的原始点云数据转换成大地坐标下的3D点云数据。
点云影像配准模块103，用于接收点云数据和场景图像，根据点云数据的强度值生成平面灰度图像，基于第二空间转换信息将平面灰度图像转换至与场景图像重合，并将重合后的场景图像与平面灰度图像进行图像融合生成目标场景的三维场景信息。
点云数据和场景图像都能够表达地形地物之间准确的几何位置关系，两类图像之间满足仿射变换关系。为了便于理解利用点云影像配准模块进行图像融合的过程，图6示出了一种图像融合的框架图，如图6所示，首先基于点云数据对应强度值生成平面灰度图，基于单张场景图像，然后找到至少3对不共线的同名点的坐标信息，基于多个坐标信息求解出第二空间转换信息，即得到平面灰度图和场景图像之间的变换关系，所以，可基于第二空间转换信息将平面灰度图像转换至与场景图像重合，由于两图像完全重合，所以两图像上的像素点一一对应，因此，可将场景图像中每个像素点的颜色值(即RGB值)赋值给对应的平面灰度图像的像素点，使得平面灰度图像具有真实纹理信息。
上述同名点是指在平面灰度图和场景图像上标识信息相同的像素点，该标识信息可以用数字、字母或其他字符进行表示，在此不进行限定。
第二空间转换信息为空间转换六参数，六参数求解方程如下所示：
其中，
是选择、缩放和反转的合成矩阵，/>
是平移向量；(xAi，yAi)和(xBi，yBi)为三对同名点像素点的像素坐标。
本申请实施例提供一种三维场景信息生成的系统，其中，该系统包括：数据采集模块，以及与数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，实时POS解算模块和点云影像配准模块均与数据实时融合模块通讯连接；在利用数据采集模块进行数据采集的同时利用实时POS解算模块实时进行数据解算得到绝对位姿数据，再利用数据实时融合模块根据绝对位姿数据将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据、最后，利用点云影像配准模块实时进行点云与场景图像的融合，实现了原始数据采集解析和数据处理计算同步，实时还原真实的三维场景信息，并且，由于本申请中生成三维场景信息的过程中不需要架设基站，可以实现边采集边生成带有真实纹理信息的三维场景信息，实时性能和可视化效果好。
在图2的基础上，图7示出了另一种三维场景信息生成的系统的结构示意图，如图7所示，该系统还包括与数据采集模块100通讯连接的控制器700；控制器700，用于接收启动信号，基于启动信号生成数据采集指令，并将数据采集指令发送至数据采集模块100，以控制数据采集模块100进行数据采集。
通常，该控制器与用户终端(比如，智能手机、平板电脑等)通讯连接，能够接收到用户终端发送的启动信号，在接收到启动信号后生成与该信号对应的数据采集指令，以控制数据采集模块开始进行数据采集；当控制器接收到用户终端发送的结束信号后，则生成与结束信号对应的停止指令，以控制数据采集模块停止数据采集。
如图7所示，上述系统还包括与数据采集模块100、实时POS解算模块101、数据实时融合模块102和点云影像配准模块103均通讯连接的解码模块701；解码模块，用于对数据采集模块采集到的导航数据集、原始点云数据集和场景图像进行解码，并将解码后的导航数据集发送至实时POS解算模块、解码后的原始点云数据集发送至数据实时融合模块、解码后的场景图像发送至点云影像配准模块。通常，对数据采集模块采集的原始数据进行解码来获得可用的导航数据集、原始点云数据集和场景图像。
如图7所示，上述系统还包括与点云影像配准模块103通讯连接的显示终端702；点云影像配准模块，还用于将三维场景信息发送至显示终端进行显示。
上述显示终端为地面端的电脑显示设备或手机端，在实际使用时，通过架设电台可实现实时三维场景信息远距离回传，传输速度可达2-3Mb/s，满足海量三维场景信息实时传输性能要求，电台回传的三维场景信息通过WIFI(Wireless Fidelity，无线保真)接收，同时在地面端的电脑显示设备或手机端通过安装的实时三维场景信息显示软件对数据进行解码、可视化处理后进行显示，以便于用户进行查看。
如图7所示，上述系统还包括与数据采集模块100通讯连接的存储模块703；数据采集模块，还用于将采集到的导航数据集和原始点云数据集发送至存储模块进行存储。
除了三维场景信息可视化之外，还可以将采集到的导航数据集和原始点云数据集保存下来，采完即可直接使用该数据进行测绘、建模等处理，大大提高了作业效率，使用更加便捷。同时也可在机端扩展部署业务实时处理算法，如电力巡检，实现边采边出巡检报告的能力。
对应于上述系统实施例，本发明实施例还提供了一种三维场景信息生成的方法，其中，其中，该方法应用于上述的三维场景信息生成的系统，该系统包括：数据采集模块，以及与数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，实时POS解算模块和点云影像配准模块均与数据实时融合模块通讯连接；参见图8所示的一种三维场景信息生成的方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：
步骤S802，数据采集模块采集目标场景的导航数据集、原始点云数据集和场景图像，并将导航数据集发送至实时POS解算模块、原始点云数据集发送至数据实时融合模块、场景图像发送至点云影像配准模块；
步骤S804，实时POS解算模块接收导航数据集，实时将导航坐标系下的导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下，得到每个导航数据对应的绝对位姿数据，并将多个绝对位姿数据发送至数据实时融合模块；其中，绝对位姿数据包括绝对位置数据和绝对姿态数据；
步骤S806，数据实时融合模块接收多个绝对位姿数据和原始点云数据集，从多个绝对位姿数据中查找与每个原始点云数据对应的目标绝对位姿数据，基于目标绝对位姿数据确定对应的原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间转换信息将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据，并将点云数据发送至点云影像配准模块；其中，目标绝对位姿数据所携带的时间信息与对应的原始点云数据所携带的时间信息相同；
步骤S808，点云影像配准模块接收点云数据和场景图像，根据点云数据的强度值生成平面灰度图像，基于第二空间转换信息将平面灰度图像转换至与场景图像重合，并将重合后的场景图像与平面灰度图像进行图像融合生成目标场景的三维场景信息。
上述三维场景信息生成的方法的实现过程可参见上述系统中生成三维场景信息的过程，在此不再进行赘述。
本申请实施例提供一种三维场景信息生成的方法，其中，该系统包括：数据采集模块，以及与数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，实时POS解算模块和点云影像配准模块均与数据实时融合模块通讯连接；在利用数据采集模块进行数据采集的同时利用实时POS解算模块实时进行数据解算得到绝对位姿数据，再利用数据实时融合模块根据绝对位姿数据将原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据、最后，利用点云影像配准模块实时进行点云与场景图像的融合，实现了原始数据采集解析和数据处理计算同步，实时还原真实的三维场景信息，并且，由于本申请中生成三维场景信息的过程中不需要架设基站，可以实现边采集边生成带有真实纹理信息的三维场景信息，实时性能和可视化效果好。
本发明实施例提供的三维场景信息生成的方法，与上述实施例提供的三维场景信息生成的系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本申请实施例还提供了一种电子设备，如图9所示，为该电子设备的结构示意图，其中，该电子设备包括处理器121和存储器120，该存储器120存储有能够被该处理器121执行的计算机可执行指令，该处理器121执行该计算机可执行指令以实现上述三维场景信息生成的方法。
在图9示出的实施方式中，该电子设备还包括总线122和通信接口123，其中，处理器121、通信接口123和存储器120通过总线122连接。
其中，存储器120可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口123(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。总线122可以是ISA(IndustryStandard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral ComponentInterconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线122可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器121可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器121中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器121可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器121读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述实施例的三维场景信息生成的方法的步骤。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，该计算机可执行指令促使处理器实现上述三维场景信息生成的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。
本申请实施例所提供的三维场景信息生成的系统、方法及电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本申请的范围。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种三维场景信息生成的系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块，以及与所述数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，所述实时POS解算模块和所述点云影像配准模块均与所述数据实时融合模块通讯连接；
所述数据采集模块，用于采集目标场景的导航数据集、原始点云数据集和场景图像，并将所述导航数据集发送至所述实时POS解算模块、所述原始点云数据集发送至所述数据实时融合模块、所述场景图像发送至所述点云影像配准模块；
所述实时POS解算模块，用于接收所述导航数据集，实时将导航坐标系下的所述导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下，得到每个所述导航数据对应的绝对位姿数据，并将多个所述绝对位姿数据发送至所述数据实时融合模块；其中，所述绝对位姿数据包括绝对位置数据和绝对姿态数据；
所述数据实时融合模块，用于接收多个所述绝对位姿数据和所述原始点云数据集，从多个所述绝对位姿数据中查找与每个所述原始点云数据对应的目标绝对位姿数据，基于所述目标绝对位姿数据确定对应的所述原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间所述转换信息将所述原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据，并将所述点云数据发送至所述点云影像配准模块；其中，所述目标绝对位姿数据所携带的时间信息与对应的所述原始点云数据所携带的时间信息相同；
所述点云影像配准模块，用于接收所述点云数据和所述场景图像，根据所述点云数据的强度值生成平面灰度图像，基于第二空间转换信息将所述平面灰度图像转换至与所述场景图像重合，并将重合后的所述场景图像与所述平面灰度图像进行图像融合生成所述目标场景的三维场景信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述点云影像配准模块通讯连接的显示终端；
所述点云影像配准模块，还用于将所述三维场景信息发送至所述显示终端进行显示。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述数据采集模块通讯连接的存储模块；
所述数据采集模块，还用于将采集到的导航数据集和原始点云数据集发送至所述存储模块进行存储。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述数据采集模块、所述实时POS解算模块、所述数据实时融合模块和所述点云影像配准模块均通讯连接的解码模块；
所述解码模块，用于对所述数据采集模块采集到的导航数据集、原始点云数据集和场景图像进行解码，并将解码后的导航数据集发送至所述实时POS解算模块、解码后的所述原始点云数据集发送至所述数据实时融合模块、解码后的所述场景图像发送至所述点云影像配准模块。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括POS数据采集单元、激光点云数据采集单元和影像数据采集单元；
其中，所述POS数据采集单元与所述实时POS解算模块通讯连接，用于采集目标场景的导航数据集，并将所述导航数据集发送至所述实时POS解算模块；其中，所述导航数据集包括卫星导航数据和惯性导航数据；
所述激光点云数据采集单元与所述数据实时融合模块通讯连接，用于采集所述目标场景的原始点云数据，并将所述原始点云数据发送至所述数据实时融合模块；
所述影像数据采集单元与所述点云影像配准模块通讯连接，用于采集所述目标场景的场景图像，并将所述场景图像发送至所述点云影像配准模块。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述POS数据采集单元包括与所述实时POS解算模块通讯连接卫星导航和惯性导航；
所述卫星导航，用于采集所述卫星导航数据，并将所述卫星导航数据发送至所述实时POS解算模块；
所述惯性导航，用于采集所述惯性导航数据，并将所述惯性导航数据发送至所述实时POS解算模块。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述数据采集模块通讯连接的控制器；
所述控制器，用于接收启动信号，基于所述启动信号生成数据采集指令，并将所述数据采集指令发送至所述数据采集模块，以控制所述数据采集模块进行数据采集。
8.一种三维场景信息生成的方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的三维场景信息生成的系统，所述系统包括：数据采集模块，以及与所述数据采集模块通讯连接的实时POS解算模块、数据实时融合模块和点云影像配准模块，所述实时POS解算模块和所述点云影像配准模块均与所述数据实时融合模块通讯连接；所述方法包括：
所述数据采集模块采集目标场景的导航数据集、原始点云数据集和场景图像，并将所述导航数据集发送至所述实时POS解算模块、所述原始点云数据集发送至所述数据实时融合模块、所述场景图像发送至所述点云影像配准模块；
所述实时POS解算模块接收所述导航数据集，实时将导航坐标系下的所述导航数据集中的每个导航数据转换到大地坐标下，得到每个所述导航数据对应的绝对位姿数据，并将多个所述绝对位姿数据发送至所述数据实时融合模块；其中，所述绝对位姿数据包括绝对位置数据和绝对姿态数据；
所述数据实时融合模块接收多个所述绝对位姿数据和所述原始点云数据集，从多个所述绝对位姿数据中查找与每个所述原始点云数据对应的目标绝对位姿数据，基于所述目标绝对位姿数据确定对应的所述原始点云数据的第一空间转换信息，根据第一空间所述转换信息将所述原始点云数据转换成大地坐标系下的点云数据，并将所述点云数据发送至所述点云影像配准模块；其中，所述目标绝对位姿数据所携带的时间信息与对应的所述原始点云数据所携带的时间信息相同；
所述点云影像配准模块接收所述点云数据和所述场景图像，根据所述点云数据的强度值生成平面灰度图像，基于第二空间转换信息将所述平面灰度图像转换至与所述场景图像重合，并将重合后的所述场景图像与所述平面灰度图像进行图像融合生成所述目标场景的三维场景信息。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求8所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求8所述的方法。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104268935A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-07 | 华南理工大学 | 一种基于特征的机载激光点云与影像数据融合系统及方法 |
| CN106971403A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-21 | 武汉数文科技有限公司 | 点云图像处理方法及装置 |
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| CN110864725A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-03-06 | 大连理工大学 | 基于升降运动的全景三维彩色激光扫描系统及其方法 |
| CN113327318A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-31 | 禾多科技（北京）有限公司 | 图像显示方法、装置、电子设备和计算机可读介质 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104268935A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-07 | 华南理工大学 | 一种基于特征的机载激光点云与影像数据融合系统及方法 |
| CN106971403A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-21 | 武汉数文科技有限公司 | 点云图像处理方法及装置 |
| CN108665536A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-10-16 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 三维与实景数据可视化方法、装置与计算机可读存储介质 |
| CN110864725A (zh) * | 2019-10-24 | 2020-03-06 | 大连理工大学 | 基于升降运动的全景三维彩色激光扫描系统及其方法 |
| CN113327318A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-31 | 禾多科技（北京）有限公司 | 图像显示方法、装置、电子设备和计算机可读介质 |
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