JP2023504794A - 点群データに基づくモデリングのための方法及び装置、デバイス並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

点群データに基づくモデリングのための方法及び装置、電子デバイス、記憶媒体を提供し、三次元パノラマ技術の分野に関する。点群データに基づくモデリングのための方法は、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、第１の時間情報と、モータの第１の回転位置情報と、第２の時間情報とを取得するステップと、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、第２の回転位置情報を決定するステップと、走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するために、三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得するステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本開示は、三次元パノラマ技術の分野に関し、特に、点群データに基づくモデリングのための方法及び装置、電子デバイス並びに記憶媒体に関する。

技術背景

三次元モデリングのプロセスでは、レーザレーダを用いて走査を行い、三次元点群データを得る。次に、レーザレーダによって異なる瞬間に異なる位置から得られたデータのスプライシング及びフュージョンにより三次元モデルを構築する。現在使用されているレーザレーダのほとんどは、（シングルライン又はマルチライン）機械式回転レーザレーダである。レーザレーダは、運動状態で走査を行う必要があり、データを三次元パノラマの正しい位置にスプライシングするため、レーザレーダによって返されるデータの空間位置を正確に決定する必要がある。現在、レーザレーダから返されるデータをスプライシングする位置は、通常、慣性測定装置(ＩＭＵ)、履歴走査データ、アルゴリズム推定及びその他の情報を用いて決定されている。しかし、これは費用がかかると同時に、精度が保証されにくく、モデリングの質を低下させてしまうという問題がある。

本開示の実施形態は、点群データに基づくモデリングのための方法及び装置、電子デバイス、記憶媒体並びにコンピュータプログラム製品を提供する。

本開示の実施形態の一態様によれば、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、三次元点群情報が収集される時の第１の時間情報とを取得するステップと、モータの第１の回転位置情報と、第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得するステップであり、モータが点群収集装置を回転駆動するように構成されている、取得するステップと、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するステップと、走査対象の位置情報に基づいて走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するために、三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得するステップと、を含む、点群データに基づくモデリングのための方法が提供される。

いくつかの例では、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、三次元点群情報が収集されるときの第１の時間情報とを取得するステップが、データ収集ポイントにおいて点群収集装置によって走査対象から収集された点群データパケットを受信するステップと、点群データパケットから、三次元点群情報、第１の時間情報及び点群収集装置の走査角度を抽出するステップとを含む。点群収集装置は、モータによってデータ収集ポイントへと回転駆動され、走査角度は、点群収集装置の走査方向と点群収集装置の回転面との間の夾角である。

いくつかの例では、モータの第１の回転位置情報と、第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得するステップが、コントローラ又はエンコーダから送信されるパルス信号と、パルス信号に対応する前記第２の時間情報とを受信するステップを含む。コントローラはモータを駆動して作動させるように構成されており、エンコーダはモータの回転速度を測定するようにモータの出力シャフトに装着されている。

いくつかの例では、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するステップが、第１の時間情報に基づいて第１のタイムスタンプを生成し、第２の時間情報に基づいて第２のタイムスタンプを生成するステップと、第２のタイムスタンプとパルス信号との対応関係を確定するステップと、対応関係に基づいて、第１のタイムスタンプと同一又は最も近い第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得し、該パルス信号を用いてモータの回転角度を決定するステップと、を含む。

いくつかの例では、走査対象の位置情報は、走査対象のＸ軸の座標値、Ｙ軸の座標値及びＺ軸の座標値を含む。三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得するステップは、回転角度及び走査角度に基づいてＸ軸の座標変換関係及びＹ軸の座標変換関係をそれぞれ確定するステップと、走査角度に基づいてＺ軸の座標変換関係を確定するステップと、走査対象の位置情報を得るために、Ｘ軸の座標変換関係、Ｙ軸の座標変換関係及びＺ軸の座標変換関係に基づいて三次元点群情報を変換するステップと、を含む。

いくつかの例では、三次元点群情報は、点群収集装置と走査対象との間の距離を含む。Ｘ軸の座標変換関係は、ｘ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｃｏｓβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
Ｙ軸の座標変換関係は、ｙ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
Ｚ軸の座標変換関係は、ｚ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎα_ｎである。
ここで、ｄ_ｎは距離、ｘ_ｎはＸ軸の座標値、ｙ_ｎはＹ軸の座標値、ｚ_ｎはＺ軸の座標値、β_ｎはモータの回転角度であり、点群収集装置は水平面内で回転し、α_ｎは走査角度であり、走査角度はピッチ角度を示す。

本開示の実施形態の別の態様によれば、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、三次元点群情報が収集される時の第１の時間情報とを取得するように構成された点群データ取得モジュールと、モータの第１の回転位置情報と、第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得するように構成された位置情報取得モジュールであり、モータが点群収集装置を回転駆動するように構成されている、位置情報取得モジュールと、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するように構成された位置情報決定モジュールと、三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得し、走査対象の位置情報に基づいて走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するように構成された対象位置取得モジュールと、を備える点群データに基づくモデリングのための装置が提供される。

いくつかの例では、点群データ取得モジュールは、さらに、データ収集ポイントにおいて点群収集装置によって走査対象から収集された点群データパケットを受信し、点群データパケットから、三次元点群情報、第１の時間情報及び点群収集装置の走査角度を抽出するよう構成されている。点群収集装置は、モータによってデータ収集ポイントへと回転駆動され、走査角度は、点群収集装置の走査方向と点群収集装置の回転面との間の夾角である。

いくつかの例では、位置情報取得モジュールは、さらに、コントローラ又はエンコーダから送信されたパルス信号と、該パルス信号に対応する第２の時間情報とを受信するよう構成されている。コントローラはモータを駆動して作動させるように構成されており、エンコーダはモータの回転速度を測定するようにモータの出力シャフトに装着されている。

いくつかの例では、位置情報決定モジュールは、さらに、第１の時間情報に基づいて第１のタイムスタンプを生成し、第２の時間情報に基づいて第２のタイムスタンプを生成し、第２のタイムスタンプとパルス信号との対応関係を確定し、対応関係に基づいて、第１のタイムスタンプと同一又は最も近い第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得し、該パルス信号を用いてモータの回転角度を決定するよう構成されている。

いくつかの例では、位置情報は、走査対象のＸ軸の座標値、Ｙ軸の座標値及びＺ軸の座標値を含む。対象位置取得モジュールは、さらに、回転角度及び走査角度に基づいてＸ軸の座標変換関係及びＹ軸の座標変換関係をそれぞれ確定し、走査角度に基づいてＺ軸の座標変換関係を確定し、Ｘ軸の座標変換関係、Ｙ軸の座標変換関係及びＺ軸の座標変換関係に基づいて三次元点群情報を変換して、走査対象の位置情報を取得するよう構成されている。

いくつかの例では、三次元点群情報は、さらに点群収集装置と走査対象との間の距離を含む。
確定されたＸ軸の座標変換関係は、ｘ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｃｏｓβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
Ｙ軸の座標変換関係は、ｙ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
Ｚ軸の座標変換関係は、ｚ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎα_ｎである。
ここで、ｄ_ｎは距離、ｘ_ｎはＸ軸の座標値、ｙ_ｎはＹ軸の座標値、ｚ_ｎはＺ軸の座標値、β_ｎはモータの回転角度であり、点群収集装置は水平面内で回転し、α_ｎは走査角度であり、走査角度はピッチ角度を示す。

本開示の実施形態のさらに別の態様によれば、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。記憶媒体はコンピュータプログラムを記憶し、コンピュータプログラムがプロセッサによって実行される時、プロセッサは本開示の実施形態に係る方法のステップを実施する。

本開示の実施形態のさらに別の態様によれば、プロセッサと、メモリ及びメモリに記憶されたコンピュータプログラムとを備える電子デバイスが提供される。プロセッサはコンピュータプログラムを実行して、本開示の実施形態に係る方法のステップを実施するよう構成されている。

本開示の実施形態のさらに別の態様によれば、コンピュータプログラム製品が提供される。コンピュータプログラム製品は、コンピュータプログラムを備え、コンピュータプログラムがプロセッサによって実行される時、本開示の実施形態に係る方法のステップが実施される。

本開示の実施形態によって提供される点群データに基づくモデリングのための方法及び装置、電子デバイス、記憶媒体並びにコンピュータプログラム製品によれば、三次元パノラマモデルにおける点群データの位置をより正確に決定することができる。

本開示の技術的解決策を、添付図面及び以下の実施形態を通じてさらに詳細に説明する。

本開示の上記及びその他の目的、特徴及び効果は、添付図面を参照して本開示の実施形態をより詳細に説明することによって、より明確になるだろう。添付図面は、本開示の実施形態のさらなる理解のために使用され、本開示の一部であり、本開示の実施形態と共に本開示を説明するために使用され、本開示を限定するものではない。添付図面において、同じ参照符号は、通常同じ構成要素又はステップを表す。
図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る点群データに基づくモデリング方法のフローチャートである。 図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る点群収集装置によって収集されたデータを取得する処理を示すフローチャートである。 図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係るモータを使用してレーザレーダを駆動する様子を示す概略図である。 図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る回転位置情報を決定する処理を示すフローチャートである。 図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る走査対象の位置情報を取得する処理を示すフローチャートである。 図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る点群データに基づくモデリング装置の概略構造図である。 図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る電子デバイスの概略図である。

発明の詳細な説明

以下、添付図面を参照して本開示の例示的な実施形態を詳細に説明する。記載される実施形態は、本開示のすべてではなく、一部の実施形態である。本開示は、本明細書において記載される例示的な実施形態に限定されないことが理解されよう。

特に明記しない限り、これら実施形態において記載される構成要素の相対的配置、ステップ、数値表現及び値は、本開示の範囲を限定するものではない。

本開示の実施形態における「第１の」及び「第２の」という用語は、様々なステップ、デバイス又はモジュール等を区別するためにのみ使用され、特定の技術的意味やそれらの間の一定の論理的な順序を表現しているわけではないことが当業者には理解されるであろう。

本開示の実施形態において、「複数の」は２つ又は２つ以上を示し、「少なくとも１つ」は１つ、２つ又は２つ以上を示すことができることを理解されたい。

本開示の実施形態において記載されるあらゆる構成要素、データ又は構造は、それが明確に定義されていない場合又は文脈上そうではないという証明がない場合、通常１つ以上のものとして理解され得ることを理解されたい。

また、本開示における「及び／又は」という用語は、単に、関連するものを説明する関連関係を表し、３つの関係性が存在し得ることを示す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａのみが存在する、Ａ及びＢの両方が存在する、並びに、Ｂのみが存在するという３つの場合を表すことができる。また、本開示における「／」という記号は、通常、関連するものどうしの「又は」の関係性を示す。

さらに、本開示における実施形態の説明は、実施形態間の相違を強調しており、同一又は類似の部分については、互いに参照しあうことができることを理解されたい。説明を簡潔にするために、本明細書では詳細を繰り返し記載しない。

さらに、説明を容易にするために、添付図面に示される様々な部分の寸法は実際の比例関係に基づいて描かれていないことを理解されたい。

少なくとも１つの例示的な実施形態の以下の説明は、単なる例示であり、本開示及びその適用又は使用を限定するものではない。

当業者に公知の技術、方法及び装置は詳細に記載されないが、必要な場合には、本開示の一部として考慮されるものとする。

いくつかの例において、同様の参照符号及び文字は以下の添付図面における同様の要素を示す。したがって、１つの添付図面において１つの特定の要素が定義された後は、それ以降の添付図面ではその要素がさらに説明されることはない。

本開示の実施形態は、多数の他の汎用又は専用のコンピューティングシステム環境又はコンピュータシステム構成と共に動作することができる、端末装置、コンピュータシステム及びサーバ等の電子デバイスに適用されることができる。端末装置、コンピュータシステム又はサーバ等の電子デバイスと共に使用するのに適した周知の端末装置、コンピューティングシステム、環境及び／又は構成としては、例えば、パーソナルコンピュータシステム、サーバコンピュータシステム、シンクライアント、シッククライアント、ハンドヘルド又はラップトップデバイス、マイクロプロセッサベースのシステム、セットトップボックス、プログラム可能な家庭用電化製品、ネットワーク化されたパーソナルコンピュータ、小型コンピュータシステム、大型コンピュータシステム及び上記システムのいずれかを含む分散クラウドコンピューティング技術環境等が挙げられるが、これらに限定されない。

端末装置、コンピュータシステム及びサーバ等の電子デバイスは、コンピュータシステムによって実行される（プログラムモジュール等の）コンピュータシステム実行可能命令の一般的文脈において説明されることができる。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、又は特定の抽象データタイプを実施するルーチン、プログラム、ターゲットプログラム、コンポーネント、ロジック、データ構造等を含むことができる。コンピュータシステム／サーバは、分散クラウドコンピューティング環境において実施されることができる。分散クラウドコンピューティング環境において、タスクは、通信ネットワークを介して連結された遠隔処理装置によって実行されることができる。分散クラウドコンピューティング環境において、プログラムモジュールは、記憶装置を含むローカル又はリモートのコンピューティングシステム記憶媒体上に配置されることができる。

本開示を実施するプロセスにおいて、レーザレーダは、三次元モデリングのプロセスにおいて運動状態で走査を行う必要があることが発明者によって見出されているが、現在、レーザレーダによって返されるスプライシングデータの位置は、通常、ＩＭＵ、履歴走査データ、アルゴリズム推定及びその他の情報を用いて決定される。しかし、これはコストがかかると共に精度が保証されづらく、モデリングの質を低下させてしまうという問題がある。

本開示により提供される点群データに基づくモデリング方法は、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、第１の時間情報とを取得するステップと、モータの第１の回転位置情報と、第２の時間情報とを取得するステップと、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するステップと、三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得し、走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するステップと、を含む。これにより、三次元パノラマモデルにおける点群データの位置をより正確に決定することができる。また、本開示のいくつかの実施形態によれば、モータの作動中に発生する誤差をさらに解消することができ、点群データを収集する時間を短縮することができ、モデリングの効率を向上させることができ、三次元パノラマモデリングの精度及び品質を向上させることができ、これにより、より良いユーザ体験を提供することができる。

図１は、本開示のいくつかの実施形態に係る点群データに基づくモデリング方法のフローチャートである。図１に示すように、本方法はステップＳ１０１～Ｓ１０４を含んでもよい。以下、それぞれのステップを個別に説明する。

Ｓ１０１：点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、三次元点群情報に対応する第１の時間情報とを取得する。

いくつかの実施形態では、走査対象は、居間、寝室、食堂、台所、浴室等であってもよい。三次元点群情報は、居間、寝室、食堂、台所、浴室等の情報、例えば、三次元点群画像であってもよい。点群収集装置には、レーザレーダやデプスカメラ等、複数の種類があってもよい。複数のデータ収集ポイントにおいて点群収集装置が収集した三次元点群情報と、点群収集装置が三次元点群情報を収集した時の第１の時間情報とが取得されてもよい。第１の時間情報は、収集時間等であってもよい。

Ｓ１０２：モータの第１の回転位置情報と、第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得する。

いくつかの実施形態では、モータは、点群収集装置を回転駆動させるように構成されている。例えば、モータは、点群収集装置を水平に又は別の態様で回転するように駆動してもよい。第１の回転位置情報は、モータの出力シャフトの回転角度等であってもよい。モータの回転角度に対応する第２の時間情報は、モータの出力シャフトが特定の角度になる時間であってもよい。

Ｓ１０３：第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定する。

いくつかの実施形態では、モータは点群収集装置を回転駆動させ、点群収集装置がデータ収集ポイントへと回転すると、点群収集装置は三次元点群情報を収集する。三次元点群情報に対応する回転角度は、三次元点群情報が点群収集装置によって収集された時の第１の時間情報と、モータの回転角度に対応する第２の時間情報とを取得し、第１の時間情報と一致する第２の時間情報を決定することにより、決定されてもよい。

Ｓ１０４：三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得し、走査対象の位置情報に基づいて走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築する。

いくつかの実施形態では、点群収集装置は、定点を中心に３６０度回転して、三次元点群情報を収集してもよい。走査対象の位置情報は、三次元点群情報及び三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報に基づいて取得されてもよい。走査対象の位置情報は、走査対象の三次元座標等であってもよい。三次元パノラマとは、パノラマ画像に基づいた実際の場面の仮想現実技術である。三次元パノラマモデルは、三次元点群データを走査対象の対応する位置に配置する、スプライシングによって正確に取得することができ、モータの作動中に発生する誤差を解消することができる。

点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報及び三次元点群情報に対応する第１の時間情報を取得する態様としては、複数のものが考えられる。図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態に係る点群収集装置によって収集されたデータを取得する処理を示すフローチャートである。図２に示す方法は、Ｓ２０１及びＳ２０２のステップを含む。これらのステップを以下に個別に説明する。

Ｓ２０１：データ収集ポイントにおいて点群収集装置によって走査対象から収集された点群データパケットを受信する。

Ｓ２０２：点群データパケットから、三次元点群情報、第１の時間情報及び点群収集装置の走査角度を抽出する。

いくつかの実施形態では、モータは、点群収集装置をデータ収集ポイントへと回転するよう駆動してもよく、点群収集装置は、データ収集ポイントで走査される対象を走査して、三次元点群情報及び第１の時間情報を取得する。点群収集装置は、三次元点群情報、第１の時間情報、点群収集装置の走査角度等に基づいて点群データパケットを生成して、アップロードする。

点群データパケットを解析することにより、三次元点群情報、第１の時間情報及び点群収集装置の走査角度が取得される。走査角度は、点群収集装置の走査方向と点群収集装置の回転面との間の夾角である。例えば、点群収集装置の回転面が水平面である場合、走査角度は点群収集装置のピッチ角度である。

一つのデータ収集ポイントにおいて点群収集装置が回転及び撮影している間、モータの回転速度は変化するため、加速、減速及び等速運動があることになる。点群収集装置によって収集されたデータパケットは、それぞれ数十セットの点群データを含む。点群収集装置が２つの隣接するデータ収集ポイントに位置する時間の間隔は、約１０マイクロ秒（ｕｓ）である。点群収集装置が１回転することにより、１０００から３０００のデータ収集ポイントをカバーすることができる。第１の時間情報と第２の時間情報との一致に基づいて、三次元パノラマモデルにおける点群データの各部分の位置（三次元空間位置）を正確に決定することができる。

モータの第１の回転位置情報及び第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報を取得する態様には様々なものがある。例えば、エンコーダから送信されるパルス信号と、パルス信号に対応する第２の時間情報とを受信してもよい。エンコーダはモータの出力シャフトに装着されている。エンコーダは、出力シャフトが１回転する間にｎ個のパルス信号を出力するが、ｎの値はエンコーダのモデルによる。モータの回転角度は、パルス信号の数に基づいて求めることができる。例えば、ｎが３６０００であり、パルス信号の数が１００であるとき、モータの回転角度は１度である。他の例では、コントローラから送信されたパルス信号と、パルス信号に対応する第２の時間情報とを代わりに受信してもよい。コントローラは、モータを駆動して作動させるように構成されている。モータは、例えば、ステッピングモータであってもよい。コントローラは均一なパルス信号を送信することができる。パルス信号がモータの駆動部に入力された後、駆動部はパルス信号をモータに必要な強い電流信号に変換してモータを駆動して作動させ、それによりモータの回転角度を正確に制御することができる。エンコーダ及びコントローラは、どちらもモータの回転に関する情報を取得することができる。

いくつかの実施形態では、点群収集装置はレーザレーダであってもよい。図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に係るモータを使用してレーザレーダを駆動する様子を示す概略図である。図２Ｂに示す例では、点群収集装置はレーザレーダ２０１であり、レーザレーダ２０１は側面に搭載され、モータ２０２が回転してレーザレーダ２０１を回転駆動させて撮影を行う。モータ２０２は、三脚２０３の上に設置されている。モータ２０２の出力シャフトには、高精度かつ高分解能のエンコーダが設けられており、パルス信号及びパルス信号に対応する第２の時間情報を返すことができる。第２の時間情報は、マイクロ秒（ｕｓ）又はナノ秒（ｎｓ）の精度を有することができる。パルス信号の数に基づいて、モータ２０２の回転角度を０．０１度までの精度で求めることができる。

第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定する態様には様々なものがある。図３は、本開示のいくつかの実施形態に係る三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定する処理を示すフローチャートである。図３に示す方法は、Ｓ３０１からＳ３０３までのステップを含む。これらのステップを以下に個別に説明する。

Ｓ３０１：第１の時間情報に基づいて第１のタイムスタンプを生成し、第２の時間情報に基づいて第２のタイムスタンプを生成する。

いくつかの実施形態では、第１の時間情報は、三次元点群情報が点群収集装置によって収集される時の、ミリ秒等の精度を有する時間である。第１のタイムスタンプは、第１の時間情報に基づいて生成されてもよい。第２の時間情報は、パルス信号に対応するミリ秒等の精度を有する時間である。第２のタイムスタンプは、第２の時間情報に基づいて生成されてもよい。

Ｓ３０２：第２のタイムスタンプとパルス信号との対応関係を確定する。

Ｓ３０３：対応関係に基づいて、第１のタイムスタンプと同一又は最も近い第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得し、パルス信号を用いてモータの回転角度を決定する。

いくつかの実施形態では、点群収集装置は、モータ２０２が停止している時に三次元点群データを収集することができるので、同じデータ収集ポイントに対応する第１のタイムスタンプ及び第２のタイムスタンプは互いに異なっていてもよい。第１のタイムスタンプと同一又は最も近い第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得してもよく、パルス信号に基づいてモータ２０２の回転角度を決定する。いくつかの例では、走査対象の位置情報は、走査対象のＸ軸の座標値、Ｙ軸の座標値及びＺ軸の座標値をさらに含んでもよく、走査対象の位置情報は、三次元空間座標であってもよい。

三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報を取得する態様には様々なものがあってよい。図４は、本開示のいくつかの実施形態に係る走査対象の位置情報を取得する処理を示すフローチャートである。図４に示す方法は、Ｓ４０１からＳ４０３までのステップを含む。これらのステップを以下に個別に説明する。

Ｓ４０１：回転角度及び走査角度に基づいてＸ軸の座標変換関係及びＹ軸の座標変換関係をそれぞれ確定する。

Ｓ４０２：走査角度に基づいてＺ軸の座標変換関係を確定する。

Ｓ４０３：Ｘ軸の座標変換関係、Ｙ軸の座標変換関係及びＺ軸の座標変換関係に基づいて三次元点群情報を変換し、走査対象の位置情報を取得する。

いくつかの実施形態では、走査対象の位置情報は、三次元空間における三次元座標情報であってもよく、三次元点群情報は、点群収集装置と走査対象との間の距離を含んでもよい。いくつかの例では、
Ｘ軸の座標変換関係は、ｘ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｃｏｓβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであってもよく、
Ｙ軸の座標変換関係は、ｙ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであってもよく、
Ｚ軸の座標変換関係は、ｚ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎα_ｎであってもよい。
ここで、ｄ_ｎは点群収集装置と走査対象との距離、ｘ_ｎはＸ軸の座標値、ｙ_ｎはＹ軸の座標値、ｚ_ｎはＺ軸の座標値、β_ｎは回転角度に対応する点群収集装置の回転角度、点群収集装置は水平面内で回転し、α_ｎは走査角度、走査角度はピッチ角度であってもよい。β_ｎの値は、０～３６０℃の範囲であってもよく、α_ｎの値は、［－１８０℃,＋１８０℃］の範囲であってもよい。

モータ２０２の回転角度は、レーザレーダ２０１の回転角度と同じであってもよい。また、モータ２０２は、代わりに伝達機構を用いてレーザレーダを回転駆動してもよい。モータ２０２の回転角度と変換係数との積に基づいてレーザレーダ２０１の回転角度が求められるよう、モータ２０２の回転角度をレーザレーダの回転角度に変換する係数が設定されてもよい。

本開示はさらに、点群データに基づくモデリング装置を提供する。図５は、本開示のいくつかの実施形態に係る点群データに基づくモデリング装置５００の概略構造図である。図５に示すように、装置５００は、点群データ取得モジュール５０１と、位置情報取得モジュール５０２と、位置情報決定モジュール５０３と、対象位置取得モジュール５０４とを備える。点群データ取得モジュール５０１は、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、三次元点群情報に対応する第１の時間情報とを取得するように構成されている。位置情報取得モジュール５０２は、モータ２０２の第１の回転位置情報と、第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得するように構成されている。モータ２０２は、点群収集装置を回転駆動するように構成されている。

位置情報決定モジュール５０３は、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するように構成されている。対象位置取得モジュール５０４は、三次元点群情報と第２の回転位置情報とに基づいて走査対象の位置情報を取得し、走査対象の位置情報に基づいて走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するように構成されている。

いくつかの実施形態では、点群データ取得モジュール５０１は、さらに、データ収集ポイントにおいて点群収集装置によって走査対象から収集された点群データパケットを受信するように構成されている。モータ２０２は、点群収集装置をデータ収集ポイントへと回転駆動させる。点群データ取得モジュール５０１は、さらに、点群データパケットから、三次元点群情報、第１の時間情報及び点群収集装置の走査角度を抽出するように構成されている。走査角度は、点群収集装置の走査方向と点群収集装置の回転面との間の夾角である。位置情報取得モジュール５０２は、さらに、コントローラ又はエンコーダから送信されるパルス信号と、パルス信号に対応する第２の時間情報とを受信するように構成されている。コントローラはモータ２０２を駆動するように構成され、エンコーダはモータ２０２の出力シャフトに装着されてモータ２０２の回転速度を測定する。

いくつかの実施形態では、位置情報決定モジュール５０３は、さらに、第１の時間情報に基づいて第１のタイムスタンプを生成し、第２の時間情報に基づいて第２のタイムスタンプを生成するように構成されている。位置情報決定モジュール５０３は、さらに、第２のタイムスタンプとパルス信号との対応関係を確定するように構成されている。位置情報判定部５０３は、対応関係に基づいて、第１のタイムスタンプと同一又は最も近い第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得し、パルス信号を用いてモータ２０２の回転角度を決定するように構成されている。

いくつかの実施形態では、走査対象の位置情報は、走査対象のＸ軸の座標値、Ｙ軸の座標値及びＺ軸の座標値を含んでもよい。対象位置取得モジュール５０４は、さらに、回転角度及び走査角度に基づいてＸ軸の座標変換関係及びＹ軸の座標変換関係をそれぞれ確定するよう構成されている。また、対象位置取得モジュール５０４は、走査角度に基づいてＺ軸の座標変換関係を確定するように構成されている。対象位置取得モジュール５０４は、さらに、Ｘ軸の座標変換関係、Ｙ軸の座標変換関係及びＺ軸の座標変換関係に基づいて三次元点群情報を変換し、走査対象の位置情報を取得するように構成されている。

いくつかの実施形態では、三次元点群情報は、さらに、点群収集装置と走査対象との間の距離を含んでもよい。
Ｘ軸の座標変換関係は、ｘ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｃｏｓβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
Ｙ軸の座標変換関係は、ｙ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
Ｚ軸の座標変換関係は、ｚ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎα_ｎである。
ここで、ｄ_ｎは距離、ｘ_ｎはＸ軸の座標値、ｙ_ｎはＹ軸の座標値、ｚ_ｎはＺ軸の座標値、β_ｎは回転角度に対応する点群収集装置の回転角度、点群収集装置は水平面内で回転し、α_ｎは走査角度、走査角度はピッチ角度を示す。

図６は、本開示のいくつかの実施形態に係る電子デバイスの概略図である。図６に示すように、電子デバイス６１は、1つ以上のプロセッサ６１１及びメモリ６１２を含む。

プロセッサ６１１は、データ処理能力及び／又は命令実行能力を有する中央処理ユニット（ＣＰＵ）又は他の形態の処理ユニットであってもよく、電子デバイス６１内の他の要素を制御して所望の機能を実行してもよい。

メモリ６１２は、１つ以上のコンピュータプログラム製品を含んでもよく、コンピュータプログラム製品は、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリ等の種々の形態のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含んでもよい。揮発性メモリは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又はキャッシュ等を含んでもよい。不揮発性メモリは、例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードディスク、フラッシュメモリ等を含んでもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体には、１つ以上のコンピュータプログラム命令が記憶されていてもよく、プロセッサ６１１は、プログラム命令を実行して、本開示の点群データに基づくモデリング方法及び/又は上記様々な実施形態における他の所望の機能を実施することができる。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、入力信号、信号成分、ノイズ成分等の様々なコンテンツを記憶することもできる。

いくつかの例では、電子デバイス６１は、さらに、入力装置６１３、出力装置６１４等を含んでもよい。それらの構成要素は、バスシステム及び／又は他の形態の接続機構（図示せず）によって互いに接続されている。また、入力装置６１３は、キーボード、マウス等をさらに備えていてもよく、出力装置６１４は、各種の情報を外部に出力してもよい。出力装置６１４は、例えば、ディスプレイ、スピーカ、プリンタ、通信ネットワーク及びそれらに接続された遠隔出力装置を含んでもよい。

図６には、本開示に関連する電子デバイス６１の構成要素の一部のみが示されており、バスや入出力インターフェース等の構成要素は省略されている。また、特定のアプリケーションシナリオに応じて、電子デバイス６１は他の適切な構成要素をさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、本開示の実施形態は、さらに、コンピュータプログラム／命令を記憶するコンピュータプログラム製品を提供する。コンピュータプログラム／命令がプロセッサによって実行される時、プロセッサは、本開示の様々な実施形態に係る点群データに基づくモデリング方法を実行する。

コンピュータプログラム製品は、本開示の実施形態の動作を実行するためのプログラムコードを、１つ以上のプログラミング言語の任意の組み合わせにより書き込むことができる。プログラミング言語は、例えば、Ｊａｖａ（登録商標）及びＣ＋＋のオブジェクト指向プログラミング言語を含み、さらに、「Ｃ」言語又は同様のプログラミング言語等の従来の手続き型プログラミング言語を含む。プログラムコードは、ユーザのコンピューティングデバイス上ですべて実行されてもよいし、ユーザデバイス上で部分的に実行されてもよいし、別のソフトウェアパッケージとして実行されてもよいし、ユーザのコンピューティングデバイス上で部分的に実行され、遠隔コンピューティングデバイス上で部分的に実行されてもよいし、遠隔コンピューティングデバイス又はサーバ上ですべて実行されてもよい。

いくつかの実施形態では、本開示の実施形態は、さらに、コンピュータプログラム／命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。コンピュータプログラム／命令がプロセッサによって実行される時、プロセッサは、本開示の様々な実施形態に係る点群データに基づくモデリング方法を実行する。いくつかの例では、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。

コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、１つ以上の読み取り可能な媒体の任意の組合せであってもよい。読み取り可能な媒体は、読み取り可能な信号媒体又は読み取り可能な記憶媒体であってもよい。読み取り可能な記憶媒体は、例えば、電気、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置又はデバイス、又は上記の任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない。読み取り可能な記憶媒体は、より具体的（非網羅的なリスト）には、例えば、１つ以上のワイヤを有する電気接続、ポータブルディスク、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバー、携帯可能なコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、光学記憶デバイス、磁気記憶デバイス、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含んでもよい。

本開示の基本的原理は、実施形態と共に上述されている。なお、本開示において言及されている利点、優位性、効果等は単なる例示であって、限定ではなく、本開示の種々の実施形態に必須であるとはみなされない。また、上記特定の詳細は単なる例であって、限定ではなく、上記詳細は、本開示の実施のために上記特定の詳細を使用することに本開示を限定するものではない。

本開示の実施形態に係る点群データに基づくモデリングのための方法及び装置、電子デバイス、記憶媒体並びにコンピュータプログラム製品を使用することによって、点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報、第１の時間情報、モータ２０２の第１の回転位置情報及び第２の時間情報が取得され、第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて第２の回転位置情報が決定され、三次元点群情報及び第２の回転位置情報に基づいて走査対象の位置情報が取得され、走査対象に対応する三次元パノラマモデルが構成されている。これにより、三次元パノラマモデルにおける点群データの位置を正確に決定することができる。また、いくつかの実施形態では、モータの作動中に発生する誤差をさらに解消することができ、点群データのスプライシング精度を向上させることができ、点群データの収集時間を短縮することができ、モデリングの効率を向上させることができ、三次元パノラマモデリングの精度及び品質を向上させることができ、これにより効果的により良いユーザ体験を提供することができる。

本開示における実施形態は、漸進的に説明されている。各実施形態は、他の実施形態との相違点を説明するものであり、各実施形態の同一または類似の部分については、互いに参照することができる。装置の実施形態は、基本的には方法の実施形態に対応しており、関連する詳細については、方法の実施形態の説明の一部を参照することができる。

本開示に係るデバイス、装置、機器及びシステムのブロック図は単に例示的なものであり、接続、配置及び構成がブロック図に示される態様で実施されることを要求又は暗示することを意図するものではない。当業者であれば、これらのデバイス、装置、機器及びシステムは、任意の態様で接続、配置及び構成されることができることを認識するであろう。本開示において、「含む」、「含有する」及び「有する」等の用語は開放的な用語であり、それらの用語と交換可能に使用されることができる「を含むがこれに限定されない」ことを示す。「又は」及び「及び」という用語は、文脈上他を意味しない限り、それらの用語と交換可能に使用されることができる「及び／又は」を示してもよい。「のような」という用語は、「例えば……、ただしこれに限定されない」ことを示してもよい。

本開示における方法及び装置を実施する態様には様々なものがあってよい。例えば、本開示の方法及び装置は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア又はソフトウェア、ハードウェア及びファームウェアの任意の組み合わせによって実施することができる。本方法に係る上記の一連のステップは、単に例示的なものであり、本開示の方法のステップは、特に指定されない限り、上記の具体的な順番に限定されない。また、いくつかの実施形態では、本開示は、記録媒体に記録され、本開示に係る方法を実施するための機械で読み取り可能な指示を含む、プログラムとして実施されてもよい。したがって、本開示は、本開示に係る方法を実施するためのプログラムを記憶する記録媒体も対象とする。

なお、本開示の装置、デバイス及び方法において、様々な構成要素又は様々なステップを分解及び／又は組み替えることができる。これらの分解及び／又は組み替えは、本開示の同等な解決策とみなされるべきである。

本開示の上記の説明は、当業者が本開示を製造又は使用することを可能にするために提供されてもよい。本開示において定義される一般原則は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の態様に適用されることができる。よって、本開示は、本明細書に示される態様に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理及び特徴と一致する最も広い範囲に従うよう意図されている。

上記の説明は、例示及び説明のために提供されている。さらに、この説明は、本開示の実施形態を本明細書に開示されている形態に限定することを意図しない。様々な例示的な態様及び実施形態が説明されてきたが、当業者は、それらの変形例、修正例、変更、追加及び下位の組合せを考えるであろう。

Claims (15)

1. 点群データに基づくモデリングのための方法であって、
   点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、前記三次元点群情報が収集される時の第１の時間情報とを取得するステップと、
   モータの第１の回転位置情報と、前記第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得するステップであり、前記モータが前記点群収集装置を回転駆動するように構成されている、取得するステップと、
   前記第１の時間情報及び前記第２の時間情報に基づいて、前記三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するステップと、
   前記走査対象の位置情報に基づいて前記走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するために、前記三次元点群情報及び前記第２の回転位置情報に基づいて前記走査対象の位置情報を取得するステップと、
   を含む、方法。
2. 点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、三次元点群情報が収集されるときの第１の時間情報とを取得する前記ステップが、
   データ収集ポイントにおいて前記点群収集装置によって前記走査対象から収集された点群データパケットを受信するステップと、
   前記点群データパケットから、前記三次元点群情報、前記第１の時間情報及び前記点群収集装置の走査角度を抽出するステップと、
   を含み、
   前記走査角度は、前記点群収集装置の走査方向と前記点群収集装置の回転面との間の夾角である、請求項１に記載の方法。
3. モータの第１の回転位置情報と、前記第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得する前記ステップが、
   コントローラ又はエンコーダから送信されるパルス信号と、前記パルス信号に対応する前記第２の時間情報とを受信するステップを含み、
   前記コントローラは前記モータを駆動して作動させるように構成されており、前記エンコーダは前記モータの回転速度を測定するように前記モータの出力シャフトに装着されている、請求項１又は２に記載の方法。
4. 第１の時間情報及び第２の時間情報に基づいて、前記三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定する前記ステップが、
   前記第１の時間情報に基づいて第１のタイムスタンプを生成し、前記第２の時間情報に基づいて第２のタイムスタンプを生成するステップと、
   前記第２のタイムスタンプと前記パルス信号との対応関係を確定するステップと、
   前記対応関係に基づいて、前記第１のタイムスタンプと同一又は最も近い前記第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得し、該パルス信号を用いて前記モータの回転角度を決定するステップと、
   を含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記走査対象の位置情報は、前記走査対象のＸ軸の座標値、Ｙ軸の座標値及びＺ軸の座標値を含み、
   前記三次元点群情報及び前記第２の回転位置情報に基づいて前記走査対象の位置情報を取得する前記ステップは、
   前記回転角度及び前記走査角度に基づいてＸ軸の座標変換関係及びＹ軸の座標変換関係をそれぞれ確定するステップと、
   前記走査角度に基づいてＺ軸の座標変換関係を確定するステップと、
   前記走査対象の位置情報を得るために、前記Ｘ軸の座標変換関係、前記Ｙ軸の座標変換関係及び前記Ｚ軸の座標変換関係に基づいて前記三次元点群情報を変換するステップと、
   を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記三次元点群情報は、前記点群収集装置と前記走査対象との間の距離を含み、
   確定された前記Ｘ軸の座標変換関係は、ｘ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｃｏｓβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
   確定された前記Ｙ軸の座標変換関係は、ｙ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
   確定された前記Ｚ軸の座標変換関係は、ｚ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎα_ｎであり、
   ここで、ｄ_ｎは前記距離、ｘ_ｎは前記Ｘ軸の座標値、ｙ_ｎは前記Ｙ軸の座標値、ｚ_ｎは前記Ｚ軸の座標値、β_ｎは前記モータの回転角度であり、前記点群収集装置は水平面内で回転し、α_ｎは前記走査角度であり、前記走査角度はピッチ角度を示す、請求項５に記載の方法。
7. 点群データに基づくモデリングのための装置であって、
   点群収集装置によって走査対象から収集された三次元点群情報と、前記三次元点群情報が収集される時の第１の時間情報とを取得するように構成された点群データ取得モジュールと、
   モータの第１の回転位置情報と、第１の回転位置情報に対応する第２の時間情報とを取得するように構成された位置情報取得モジュールであり、前記モータが前記点群収集装置を回転駆動するように構成されている、位置情報取得モジュールと、
   前記第１の時間情報及び前記第２の時間情報に基づいて、前記三次元点群情報に対応する第２の回転位置情報を決定するように構成された位置情報決定モジュールと、
   前記三次元点群情報及び前記第２の回転位置情報に基づいて前記走査対象の位置情報を取得し、前記走査対象の位置情報に基づいて前記走査対象に対応する三次元パノラマモデルを構築するように構成された対象位置取得モジュールと、
   を備える、装置。
8. 前記点群データ取得モジュールは、
   データ収集ポイントにおいて前記点群収集装置によって前記走査対象から収集された点群データパケットを受信し、
   前記点群データパケットから、前記三次元点群情報、前記第１の時間情報及び前記点群収集装置の走査角度を抽出するよう構成されており、
   前記点群収集装置は、前記モータによって前記データ収集ポイントへと回転駆動され、前記走査角度は、前記点群収集装置の走査方向と前記点群収集装置の回転面との間の夾角である、請求項７に記載の装置。
9. 前記位置情報取得モジュールは、コントローラ又はエンコーダから送信されたパルス信号と、該パルス信号に対応する第２の時間情報とを受信するよう構成されており、
   前記コントローラは前記モータを駆動して作動させるように構成されており、前記エンコーダは前記モータの回転速度を測定するようにモータの出力シャフトに装着されている、請求項７又は８に記載の装置。
10. 前記位置情報決定モジュールは、
    前記第１の時間情報に基づいて第１のタイムスタンプを生成し、前記第２の時間情報に基づいて第２のタイムスタンプを生成し、
    前記第２のタイムスタンプと前記パルス信号との対応関係を確定し、
    前記対応関係に基づいて、前記第１のタイムスタンプと同一又は最も近い前記第２のタイムスタンプに対応するパルス信号を取得し、該パルス信号を用いて前記モータの回転角度を決定する
    よう構成されている、請求項９に記載の装置。
11. 前記位置情報は、前記走査対象のＸ軸の座標値、Ｙ軸の座標値及びＺ軸の座標値を含み、
    前記対象位置取得モジュールは、
    前記回転角度及び前記走査角度に基づいてＸ軸の座標変換関係及びＹ軸の座標変換関係をそれぞれ確定し、
    前記走査角度に基づいてＺ軸の座標変換関係を確定し、
    前記Ｘ軸の座標変換関係、前記Ｙ軸の座標変換関係及び前記Ｚ軸の座標変換関係に基づいて前記三次元点群情報を変換して、前記走査対象の位置情報を取得する
    よう構成されている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記三次元点群情報は、前記点群収集装置と前記走査対象との間の距離を含み、
    確定された前記Ｘ軸の座標変換関係は、ｘ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｃｏｓβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
    確定された前記Ｙ軸の座標変換関係は、ｙ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎβ_ｎ＊ｃｏｓα_ｎであり、
    確定された前記Ｚ軸の座標変換関係は、ｚ_ｎ＝ｄ_ｎ＊ｓｉｎα_ｎであり、
    ここで、ｄ_ｎは前記距離、ｘ_ｎは前記Ｘ軸の座標値、ｙ_ｎは前記Ｙ軸の座標値、ｚ_ｎは前記Ｚ軸の座標値、β_ｎは前記モータの回転角度であり、前記点群収集装置は水平面内で回転し、α_ｎは前記走査角度であり、前記走査角度はピッチ角度を示す、請求項１１に記載の装置。
13. コンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法のステップが実施される、記憶媒体。
14. 電子デバイスであって、
    プロセッサと、
    メモリ及びメモリに記憶されたコンピュータプログラムと、
    を備えており、
    前記プロセッサは前記コンピュータプログラムを実行して請求項１～６のいずれか一項に記載の方法のステップを実施するよう構成されている、電子デバイス。
15. コンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムがプロセッサによって実行されると、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法のステップが実施される、コンピュータプログラム製品。
    
    

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