CN115077494A - 一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统，所述方法包括：获取至少三个像控点的坐标；获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；根据各所述像控点的坐标生成三维模型；通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。利用该方法，通过对照生成的三维模型和照片能够得到校正后的三维模型，从而提高了三维模型中各点的坐标精度。

Description

一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，尤其涉及一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统。

背景技术

在测绘测量过程中，通常需要布设多个像控点以得到更多点的坐标数据，而采集像控点的精度直接影响坐标数据的精度。

现有无人机航拍获得的坐标数据，精度主要在米级范围，此外，基于实时差分定位(Real-time kinematic，RTK)技术获得的坐标数据，可以将数据误差控制在10CM～15CM范围，精度达到厘米级。

然而，现有技术方案获得的坐标数据的精度较低，已经不能满足施工现场日益智能化的管控要求。

发明内容

本发明提供了一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统，以提高坐标的精度。

根据本发明的一方面，提供了一种三维模型校正方法，包括：

获取至少三个像控点的坐标；

获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；

根据各所述像控点的坐标生成三维模型；

通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

根据本发明的另一方面，提供了一种三维模型校正装置，包括：

坐标获取模块，用于获取至少三个像控点的坐标；

照片获取模块，用于获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；

模型生成模块，用于根据各所述像控点的坐标生成三维模型；

模型校正模块，用于通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

根据本发明的另一方面，提供了一种三维模型校正设备，所述设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的三维模型校正方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的三维模型校正方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种三维模型校正系统，包括：

全站仪，用于测量至少三个像控点的坐标；

摄影机，用于对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄，得到具有坐标的照片；

所述三维模型校正设备，用于根据各所述像控点的坐标生成三维模型，通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

本发明实施例提供了一种三维模型校正方法、装置、设备、介质及系统，所述方法包括：获取至少三个像控点的坐标；获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；根据各所述像控点的坐标生成三维模型；通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。利用上述技术方案，通过对照生成的三维模型和照片能够得到校正后的三维模型，从而提高了三维模型中各点的坐标精度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是根据本发明实施例一提供的一种三维模型校正方法的流程图；

图2是根据本发明实施例二提供的一种三维模型校正方法的流程图；

图3是根据本发明实施例二提供的一种基于RTK终端的三维模型校正方法的场景示意图；

图4是根据本发明实施例二提供的一种基于全站仪的三维模型校正方法的场景示意图；

图5是根据本发明实施例三提供的一种三维模型校正装置的结构示意图；

图6是根据本发明实施例四提供的一种三维模型校正设备的结构示意图；

图7是根据本发明实施例五提供的一种三维模型校正系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是根据本发明实施例一提供的一种三维模型校正方法的流程图，本实施例可适用于对三维模型进行校正的情况，该方法可以由三维模型校正装置来执行，该三维模型校正装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该三维模型校正装置可配置于三维模型校正设备中。如图1所示，该方法包括：

S110、获取至少三个像控点的坐标。

其中，像控点可以认为是相关人员预先布设的控制点，本实施例不对像控点的布设进行限定，示例性的，像控点的布设要在整个测区均匀分布，像控点可以选自固定、平整、清晰易识别、无阴影、无遮挡区域，如像控点可以选自地物拐角点等。像控点的个数不限，在本实施例中，像控点的个数可以为三个及以上，以进行后续三维模型的生成。

具体的，本步骤中可以获取至少三个像控点的坐标，其中，获取像控点坐标的手段不限，例如可以从其他设备导入，其他设备可以为RTK设备等。

在一个实施例中，各所述像控点的坐标基于全站仪测量得到。

在本实施例中，各像控点的坐标可以基于全站仪测量得到，由于全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确的对空间数据进行处理，以得到像控点的坐标。此外，基于全站仪测量得到的像控点坐标精度较高，在此基础上，提高了后续生成的三维模型中各点对应坐标的精度。

在一个实施例中，所述像控点选自目标地物点、地物拐角点、线状地物交点或固定的点状地物上。

目标地物点可以理解为某些特定的地物点，如斑马线角点、房屋顶角点等。在本实施例中，像控点可以选自目标地物点、地物拐角点、线状地物交点或固定的点状地物上，以方便相关人员进行坐标数据的处理。

S120、获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片。

在本实施例中，具有坐标的照片可以认为是摄影机对各像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的照片，本实施例不对照片个数和拍摄的手段进行限定。

在一个实施例中，所述照片利用无人机上搭载的摄影机测量得到。

在本步骤中，照片可以是利用无人机上搭载的摄影机测量得到，其中，测量的方法不限，示例性的，可以利用无人机上搭载的摄影机对各像控点拍摄至少3张照片，可以分别为1张近照、2张远照，近照要求拍摄清楚天线摆放位置、对中位置或者杆尖落地处，远照则要求能够反映刺点处与周边特征地物的相对位置关系，以便于相关人员进行刺点，周边重要地物可以包括：房屋、道路、花圃、沟渠等。

S130、根据各所述像控点的坐标生成三维模型。

在得到各像控点的坐标后，可以根据各像控点的坐标生成对应的三维模型，本步骤不对生成三维模型的具体步骤进行展开，只要能生成三维模型即可。

S140、通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

具体的，可以对照生成的三维模型和照片来得到校正后的三维模型，本实施例对得到校正后三维模型的步骤不作限定，例如可以通过对照三维模型和照片来校正三维模型中各个像控点的坐标误差，然后得到校正后的三维模型。

本发明实施例一提供的一种三维模型校正方法，获取至少三个像控点的坐标；获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；根据各所述像控点的坐标生成三维模型；通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。利用该方法，通过对照生成的三维模型和照片能够得到校正后的三维模型，从而提高了三维模型中各点的坐标精度。

实施例二

图2是根据本发明实施例二提供的一种三维模型校正方法的流程图，本实施例二在上述各实施例的基础上进行优化。在本实施例中，将通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型进一步具体化为：通过生成的三维模型和所述照片对所述三维模型内各像控点逐一刺点，校正所述三维模型中各像控点的误差；根据校正后的各像控点，得到校正后的三维模型。

如图2所示，该方法包括：

S210、获取至少三个像控点的坐标。

S220、获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片。

S230、根据各所述像控点的坐标生成三维模型。

S240、通过生成的三维模型和所述照片对所述三维模型内各像控点逐一刺点，校正所述三维模型中各像控点的误差；

本步骤中，在得到三维模型和照片后，可以对照三维模型和照片对各像控点逐一进行刺点，来依次校正三维模型中每个像控点坐标的误差，然后根据校正后的各像控点可以得到校正后的三维模型，在此基础上，提高了校正后的三维模型中各点的坐标精度。

S250、根据校正后的各像控点，得到校正后的三维模型。

本发明实施例二提供的一种三维模型校正方法，获取至少三个像控点的坐标；获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；根据各所述像控点的坐标生成三维模型；通过生成的三维模型和所述照片对所述三维模型内各像控点逐一刺点，校正所述三维模型中各像控点的误差；根据校正后的各像控点，得到校正后的三维模型。利用该方法，通过对照三维模型和照片对各像控点逐一刺点来校正三维模型中各像控点的误差，从而得到了校正后的三维模型。

下面对本发明实施例提供的三维模型校正方法进行示例性的描述：

首先进行多个像控点坐标采集：采用全站仪设备进行像控点坐标的获取；然后将像控点的坐标进行转换后导入三维制图软件(即三维模型校正设备)中进行三维建模，以生成三维模型；继而通过无人机+航测镜头三维倾斜+摄影拍照进行现场航拍后，获取带坐标数据的照片；最后通过生成的三维模型对照现场照片将这些像控点进行逐一刺点，校正这些像控点在三维模型中的误差，通过三维制图软件生成修正后的三维模型。

此外，本发明实施例还对两种采集像控点坐标的方式进行了实验，图3是根据本发明实施例二提供的一种基于RTK终端的三维模型校正方法的场景示意图，图4是根据本发明实施例二提供的一种基于全站仪的三维模型校正方法的场景示意图，如图3和图4所示，第一种方式采用RTK终端进行像控点坐标的获取，第二种方式对同样的像控点采用全站仪进行像控点坐标的获取，然后分别进行后续三维模型校正方法的步骤，最后可以得到两组修正后的三维模型。下表为两组三维模型校正的实验数据对比表。

可以发现，利用RTK终端采集的像控点坐标生成的三维模型中各点的高程坐标误差值能控制在10CM左右，坐标精度达到厘米级。而利用全站仪采集的像控点坐标生成的三维模型中各点的高程坐标误差值能控制在1CM左右范围内，坐标精度可以达到毫米级。

实施例三

图5是根据本发明实施例三提供的一种三维模型校正装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：

坐标获取模块310，用于获取至少三个像控点的坐标；

照片获取模块320，用于获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；

模型生成模块330，用于根据各所述像控点的坐标生成三维模型；

模型校正模块340，用于通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

可选的，各所述像控点的坐标基于全站仪测量得到。

可选的，所述模型校正模块340包括：

通过生成的三维模型和所述照片对所述三维模型内各像控点逐一刺点，校正所述三维模型中各像控点的误差；

根据校正后的各像控点，得到校正后的三维模型。

可选的，所述像控点选自目标地物点、地物拐角点、线状地物交点或固定的点状地物上。

可选的，所述照片利用无人机上搭载的摄影机测量得到。

本发明实施例所提供的三维模型校正装置可执行本发明任意实施例所提供的三维模型校正方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

图6是根据本发明实施例四提供的一种三维模型校正设备的结构示意图，三维模型校正设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。三维模型校正设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图6所示，三维模型校正设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储三维模型校正设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

三维模型校正设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许三维模型校正设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如方法三维模型校正。

在一些实施例中，方法三维模型校正可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到三维模型校正设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法三维模型校正的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法三维模型校正。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

实施例五

图7是根据本发明实施例五提供的一种三维模型校正系统的结构示意图，如图7所述，本发明实施例五提供的一种三维模型校正系统包括：全站仪1，用于测量至少三个像控点的坐标；摄影机2，用于对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄，得到具有坐标的照片；三维模型校正设备3，用于根据各所述像控点的坐标生成三维模型，通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

其中，在全站仪1测量至少三个像控点的坐标后，可以将测量的各坐标传输至三维模型校正设备3中；将摄影机2对各像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄得到的照片传输至三维模型校正设备3中；三维模型校正设备3首先可以根据各像控点的坐标生成三维模型，然后通过生成的三维模型和照片可以得到校正后的三维模型。

Claims (10)

1.一种三维模型校正方法，其特征在于，包括：

获取至少三个像控点的坐标；

获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；

根据各所述像控点的坐标生成三维模型；

通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述像控点的坐标基于全站仪测量得到。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型，包括：

通过生成的三维模型和所述照片对所述三维模型内各像控点逐一刺点，校正所述三维模型中各像控点的误差；

根据校正后的各像控点，得到校正后的三维模型。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述像控点选自目标地物点、地物拐角点、线状地物交点或固定的点状地物上。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照片利用无人机上搭载的摄影机测量得到。

6.一种三维模型校正装置，其特征在于，包括：

坐标获取模块，用于获取至少三个像控点的坐标；

照片获取模块，用于获取对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄所得到的具有坐标的照片；

模型生成模块，用于根据各所述像控点的坐标生成三维模型；

模型校正模块，用于通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述模型校正模块包括：

通过生成的三维模型和所述照片对所述三维模型内各像控点逐一刺点，校正所述三维模型中各像控点的误差；

根据校正后的各像控点，得到校正后的三维模型。

8.一种三维模型校正设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的三维模型校正方法。

9.一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指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-5中任一项所述的三维模型校正方法。

10.一种三维模型校正系统，其特征在于，包括：

全站仪，用于测量至少三个像控点的坐标；

摄影机，用于对各所述像控点所在区域进行覆盖式扫描拍摄，得到具有坐标的照片；

所述三维模型校正设备，用于根据各所述像控点的坐标生成三维模型，通过生成的三维模型和所述照片，得到校正后的三维模型。

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