RU2723239C1 - System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof - Google Patents

System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2723239C1
RU2723239C1 RU2019124277A RU2019124277A RU2723239C1 RU 2723239 C1 RU2723239 C1 RU 2723239C1 RU 2019124277 A RU2019124277 A RU 2019124277A RU 2019124277 A RU2019124277 A RU 2019124277A RU 2723239 C1 RU2723239 C1 RU 2723239C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tripod
laser
camera
hardware unit
horizontal axis
Prior art date
Application number
RU2019124277A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роман Александрович Хильманович
Кирилл Романович Комаров
Виталий Викторович Полянский
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ДВИЖЕНИЕ РЕАЛЬНОСТЬ" (ООО "ДВИЖЕНИЕ РЕАЛЬНОСТЬ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ДВИЖЕНИЕ РЕАЛЬНОСТЬ" (ООО "ДВИЖЕНИЕ РЕАЛЬНОСТЬ") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ДВИЖЕНИЕ РЕАЛЬНОСТЬ" (ООО "ДВИЖЕНИЕ РЕАЛЬНОСТЬ")
Priority to RU2019124277A priority Critical patent/RU2723239C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723239C1 publication Critical patent/RU2723239C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05Geographic models

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to combined reality visualization. System comprises a wheeled mobile device with a stand of a tripod, in the upper part of which there is a horizontal axis, two linear actuators, located in the lower part of the tripod stand, a camera located on the horizontal axis of the tripod, a laser scanner located on a stand of a tripod, a hardware unit comprising a storage device, a two-degree gyroscope, a GPS receiver, a unit for step-by-step rotation of the camera about the horizontal axis of the tripod at given angles with a differential pitch, unit for merging the results of photography and laser measurements, wherein the hardware unit is located on the stand of tripod support and is connected to the camera and the laser scanner, two linear actuators provide vertical gyrostabilisation of tripod stand due to constant acquisition of data on actual proper orientation from hardware unit with two-degree gyroscope, recording device in the hardware unit contains separate files for each photo taken during shooting and each laser measurement carried out with assignment of the geo position to them.EFFECT: technical result is higher accuracy when plotting an environment map for virtual world.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области визуализации совмещенной реальности, в частности к сбору информации об окружающей местности для получения реалистичной модели местности для виртуального мира.The invention relates to the field of visualization of combined reality, in particular to the collection of information about the surrounding area to obtain a realistic terrain model for the virtual world.

Визуализация окружающей местности может служить различным целям, например, таким как исследование местности в научных целях и составление карт, в том числе в областях, где недопустимо нахождение человека, отслеживание зон возникновения пожаров и других опасных ситуаций, беспилотная доставка грузов, создание виртуальной реальности для игры и др. Visualization of the surrounding area can serve various purposes, for example, such as researching the area for scientific purposes and mapping, including in areas where it is unacceptable for a person to be located, tracking areas of fires and other dangerous situations, unmanned cargo delivery, creating virtual reality for the game and etc.

Известна система получения трехмерного картографирования (патент РФ №2562368, дата публикации 10.09.2015 г.), которая содержит лазерный сканер, камеру для фотографирования местности, блок обработки сканов для получения фактической цифровой точечной трехмерной (3D) модели снимаемой территории, GPS-систему для определения координат XYZ сканерного блока, инерциальную систему для определения угловых элементов, таких как крен, курс и тангаж. При этом указанные блоки могут располагаться, в том числе, на борту воздушного средства и на крыше мобильного устройства. A known system for producing three-dimensional mapping (RF patent No. 2562368, publication date 09/10/2015), which contains a laser scanner, a camera for photographing the terrain, a scan processing unit for obtaining the actual digital point three-dimensional (3D) model of the captured area, a GPS system for determining the XYZ coordinates of the scanner unit, an inertial system for determining angular elements such as roll, course and pitch. Moreover, these blocks can be located, including, on board the aircraft and on the roof of the mobile device.

Способ получения трехмерного картографирования согласно указанному патенту при воздушном лазерном сканировании заключается в том, что сканер устанавливают на борту воздушного судна, выполняют пролет вдоль картографируемой территории, в результате которого также определяют пространственные координаты по осям Ч, Х, Ж точек отражения лазерного луча от различных объектов, получают непрерывные сканы, передают их в компьютерную программу, в которой выполняют уравнивание траекторий полета и сканов, получая при этом также цифровую точечную трехмерную (3D) модель снимаемой территории. При мобильном лазерном сканировании выполняют вышеназванные действия для воздушного лазерного сканирования. При мобильном и воздушном лазерном сканировании также получают цифровые фотографии с помощью входящих в состав соответствующих систем цифровых камер. В случае мобильного и воздушного лазерного сканирования полученная в результате уравнивания точечная модель подвергается с помощью специального программного модуля дополнительной обработке с целью извлечения из фотографий реальных цветов. Каждой точке лазерного отражения пристраивается цвет по системе RGB. Точечную трехмерную (3D) модель объектов территории передают в ПЭВМ и с помощью специальной компьютерной программы получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель объектов территории. Далее производится совмещение результатов лазерного сканирования с традиционными картами, аэрокосмическими снимками, фотографиями и т.д.The method of obtaining three-dimensional mapping according to the specified patent for airborne laser scanning consists in installing the scanner on board the aircraft, performing a span along the territory being mapped, which also determines the spatial coordinates along the axes H, X, Zh of the points of reflection of the laser beam from various objects receive continuous scans, transfer them to a computer program in which they equalize the flight paths and scans, while also receiving a digital point three-dimensional (3D) model of the captured area. With mobile laser scanning, the above steps are performed for airborne laser scanning. In mobile and airborne laser scanning, digital photographs are also obtained using the digital cameras included in the respective systems. In the case of mobile and airborne laser scanning, the resulting point model is subjected to additional processing using a special software module in order to extract real colors from photographs. Each point of laser reflection attaches color to the RGB system. The point three-dimensional (3D) model of the territory’s objects is transferred to a PC and using a special computer program, the actual digital vector three-dimensional (3D) model of the territory’s objects is obtained. Next, the results of laser scanning are combined with traditional maps, aerospace images, photographs, etc.

Однако для построения реалистичной модели, в которой осмотр виртуального мира происходит всегда с высоты условно одинакового уровня на высоте глаз человека применение воздушного средства является излишне затратным, а также не может считаться всепогодным в течение продолжительного времени, например, в условиях дождя или сильного мороза. However, to build a realistic model in which the virtual world is always examined from a height of a conditionally equal level at the height of a person’s eyes, the use of an air tool is unnecessarily costly and cannot be considered weatherproof for a long time, for example, in rain or severe frost.

В случае установки системы получения трехмерного картографирования на крышу мобильного устройства можно отметить следующее. В рассмотренном патенте не указаны конкретные средства, входящие в состав инерциальной системы, а также способы регулирования отклонений в измеряемых координатах, что является существенным фактором, так как накопление ошибки искажает формируемую картину реальности. Кроме того, в обоих случаях не раскрывается способ получения карт местности, которые формируют путем совмещения фотоданных с результатами лазерного сканирования.In the case of installing a system for obtaining three-dimensional mapping on the roof of a mobile device, the following can be noted. The patent in question does not indicate specific means that are part of the inertial system, as well as methods for regulating deviations in the measured coordinates, which is a significant factor, since the accumulation of errors distorts the formed picture of reality. In addition, in both cases, the method of obtaining terrain maps that are formed by combining photo data with the results of laser scanning is not disclosed.

Известна робот-платформа, используемая для беспилотных исследований (патент Китая №207817530, дата публикации 04.09.2018 г.), принятая за наиболее близкий аналог к заявляемому решению по системе, представляющая собой колесное мобильное устройство, содержащее ПЭВМ, соединенную с двумя монокулярными камерами, двухмерным и трехмерным лазерным радаром, 3D-камерой, имеющей гироскоп.A well-known robot platform used for unmanned research (China patent No. 207817530, publication date September 4, 2018), adopted as the closest analogue to the claimed solution to the system, which is a wheeled mobile device containing a personal computer connected to two monocular cameras, two-dimensional and three-dimensional laser radar, 3D-camera with a gyroscope.

Способ работы робота-платформы, принятый за наиболее близкий аналог, заключается в том, что сначала создают карту посредством радиолокационного лазерного сканирования незнакомой среды и после работают в соответствии с полученной картой. The method of operation of the platform robot, taken as the closest analogue, consists in first creating a map by means of radar laser scanning of an unfamiliar medium and then working in accordance with the received map.

Однако рассмотренная робот-платформа не содержит блока позицинирования для определения координат камер и лазерных радаров и не имеет привязки к конкретным координатам местности в конкретные моменты времени. Также в патенте не раскрывается способ совмещения результатов лазерного сканирования и фотографирования. Кроме того, гироскоп, соединенный с 3D-камерой, показывает угол, на который она отклоняется, что приводит к необходимости проведения дополнительных расчетов в ПЭВМ и учета ошибки в каждой точке перемещения робота. Такие процедуры являются сложными, могут привести к накоплению погрешности при построении карты местности и исказить результаты.However, the considered robot platform does not contain a positioning unit for determining the coordinates of cameras and laser radars and is not linked to specific terrain coordinates at specific points in time. Also, the patent does not disclose a method for combining the results of laser scanning and photographing. In addition, the gyroscope connected to the 3D camera shows the angle by which it deviates, which leads to the need for additional calculations in the PC and accounting for errors at each point of movement of the robot. Such procedures are complex, can lead to the accumulation of errors when constructing a map of the area and distort the results.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание системы получения реалистичной модели местности для виртуального мира и способа ее работы, которые позволяют повысить точность составления карты окружающей местности за счет введения в состав системы двух линейных актуаторов и обеспечения постоянного горизонта до начала съемки местности, а также за счет поворота камеры с дифференциальным шагом вокруг горизонтальной оси штатива и присвоения геопозиции каждой отдельно выполненной фотографии с камеры и каждому лазерному измерению, выполненному в этой же точке.The technical result of the present invention is the creation of a system for obtaining a realistic terrain model for the virtual world and a method of its operation, which can improve the accuracy of compiling a map of the surrounding terrain by introducing two linear actuators into the system and providing a constant horizon before shooting terrain, as well as by turning cameras with a differential step around the horizontal axis of the tripod and assigning a geo-position to each separately taken photo from the camera and to each laser measurement taken at the same point.

Технический результат достигается при использовании системы получения реалистичной модели местности для виртуального мира, содержащей колесное мобильное устройство со стойкой штатива, в верхней части которой расположена горизонтальная ось, два линейных актуатора, расположенные в нижней части стойки штатива, камеру, расположенную на горизонтальной оси штатива, лазерный сканер, расположенный на стойке штатива, аппаратный блок, содержащий запоминающее устройство, двухстепенный гироскоп, GPS-приемник, блок пошагового поворота камеры вокруг горизонтальной оси штатива на заданные углы с дифференциальным шагом, блок объединения результатов фотосъемки и лазерных измерений, при этом аппаратный блок расположен на стойке штатива и соединен с камерой и лазерным сканером, два линейных актуатора выполнены независимыми друг от друга и обеспечивающими вертикальную гиростабилизацию стойки штатива за счет постоянного получения данных о фактической собственной ориентации из аппаратного блока с двухстепенными гироскопом, а записывающее устройство в аппаратном блоке содержит отдельные файлы для каждой сделанной во время съемки фотографии и каждого проведенного лазерного измерения с присвоением им геопозиции.The technical result is achieved by using a system for obtaining a realistic terrain model for the virtual world, containing a wheeled mobile device with a tripod rack, in the upper part of which there is a horizontal axis, two linear actuators located in the lower part of the tripod rack, a camera located on the horizontal axis of the tripod, laser a scanner located on a tripod rack, a hardware unit containing a storage device, a two-stage gyroscope, a GPS receiver, a unit for stepping the camera around the horizontal axis of the tripod at predetermined angles with a differential step, a unit for combining photographing and laser measurements, while the hardware unit is located on the tripod rack and is connected to the camera and the laser scanner, two linear actuators are made independent of each other and provide vertical gyrostabilization of the tripod rack due to the constant receipt of data on the actual proper orientation from the hardware unit with two-stage gyroscope, and the recording device in the hardware unit contains separate files for each photograph taken during shooting and each laser measurement performed with assigning them a geo-position.

В частности, колесное мобильное устройство представляет собой платформу с шасси.In particular, the wheeled mobile device is a platform with a chassis.

Технический результат также достигается при использовании способа получения реалистичной модели местности для виртуального мира, заключающегося в том, что сначала размещают мобильное колесное устройство со стойкой штатива и горизонтальной осью в позиции, где будет проводиться съемка окружающей местности, осуществляют подстройку вертикальной оси стойки штатива с помощью двух линейных актуаторов до тех пор, пока сигналы с двухстепенного гироскопа в аппаратном блоке не будут равны нулю, обеспечивая тем самым постоянный горизонт независимо от уклона местности до начала съемки, далее при пошаговом повороте камеры вокруг горизонтальной оси штатива на заданные углы с дифференциальным шагом и срабатывании лазерного сканера открывают затвор камеры в нужные моменты времени и осуществляют фотографирование окружающей местности, одновременно с этим подают импульсы на лазерный сканер и проводят лазерные измерения, данные о геопозиции, считываемые за счет наличия в аппаратном блоке GPS-приемника, присваивают каждой сделанной во время съемки фотографии и каждому проведенному лазерному измерению в этой же точке и записывают их в виде отдельных файлов на запоминающее устройство в аппаратном блоке, создают трехмерную модель отдельных объектов местности без текстур с помощью данных, полученных при лазерных измерениях, финализируют процесс подготовки реалистичной картины виртуального мира за счет объединения каждого лазерного измерения с запомненной геопозицией с фотографией в этой же точке и наложения таким образом полученной с помощью лазерного сканера трехмерной модели отдельных объектов местности без текстур и текстуры, выполненной на основе фотоданных с камеры.The technical result is also achieved by using the method of obtaining a realistic terrain model for the virtual world, which consists in first placing a mobile wheeled device with a tripod rack and a horizontal axis in the position where the surrounding area will be shot, adjusting the vertical axis of the tripod rack using two linear actuators until the signals from the two-stage gyroscope in the hardware block are equal to zero, thereby ensuring a constant horizon regardless of the slope of the terrain before shooting, then when the camera rotates stepwise around the horizontal axis of the tripod at predetermined angles with a differential step and laser operation scanners open the camera shutter at the right time and take pictures of the surrounding area, at the same time they apply pulses to the laser scanner and carry out laser measurements, geolocation data, read out due to the presence of a GPS receiver in the hardware unit, etc. learn each photo taken during shooting and each laser measurement taken at the same point and write them as separate files to a storage device in the hardware unit, create a three-dimensional model of individual terrain objects without textures using the data obtained during laser measurements, finalize the preparation process realistic picture of the virtual world by combining each laser measurement with a memorized geo-position with a photograph at the same point and superimposing a three-dimensional model of individual terrain objects thus obtained using a laser scanner without textures and textures based on photo data from the camera.

Наличие двух актуаторов в нижней части штатива, работающих независимо друг от друга и обеспечивающих вертикальную гиростабилизацию стойки штатива, позволяет после каждого шага перемещения мобильного колесного устройства со штативом вдоль трассы сначала произвести подстройку оси штатива до ее абсолютно вертикального положения, обеспечив таким образом постоянный горизонт для съемки независимо от уклона местности, и только потом начать фотографирование. Поворот камеры вокруг горизонтальной оси штатива с дифференциальным шагом, срабатывание лазерного сканера и присвоение геопозиции каждой отдельной фотографии и каждому проведенному лазерному измерению в этой же точке, выполняемые после подстройки вертикальной оси штатива, позволяют минимизировать ошибку, связанную с уклоном местности и погрешностями приборов и сформировать массив данных, максимально приближенных к реальности.The presence of two actuators in the lower part of the tripod, working independently from each other and providing vertical gyrostabilization of the tripod rack, allows, after each step of moving the mobile wheel device with a tripod along the track, to first adjust the tripod axis to its absolutely vertical position, thus ensuring a constant horizon for shooting regardless of the slope of the terrain, and only then start photographing. Rotating the camera around the horizontal axis of the tripod with a differential step, triggering the laser scanner and assigning a geo-position to each individual photograph and to each laser measurement at the same point, performed after adjusting the vertical axis of the tripod, minimize the error associated with the incline of the terrain and instrument errors and form an array data as close as possible to reality.

На фиг. 1 показан общий вид системы получения реалистичной модели местности для виртуального мира.In FIG. Figure 1 shows a general view of a system for obtaining a realistic terrain model for a virtual world.

На фиг. 2 изображены связанные друг с другом блоки заявляемой системы.In FIG. 2 shows the interconnected blocks of the inventive system.

На фиг. 3 показан пример модели виртуального мира с текстурами.In FIG. Figure 3 shows an example of a virtual world model with textures.

Системы получения реалистичной модели местности для виртуального мира содержит колесное мобильное устройство 1 (например, платформу с шасси) со стойкой штатива 2 и горизонтальной осью 3, два линейных актуатора 4, расположенные в нижней части стойки штатива 2, камеру 5, расположенную на горизонтальной оси 3 штатива, лазерный сканер 6, расположенный на стойке штатива 2, аппаратный блок 7, содержащий запоминающее устройство 8, двухстепенный гироскоп 9, GPS-приемник 10, блок пошагового поворота камеры вокруг горизонтальной оси 3 штатива на заданные углы с дифференциальным шагом 11, блок объединения результатов фотосъемки и лазерных измерений 12, при этом аппаратный блок расположен на стойке штатива 2 и соединен с камерой 5 и лазерным сканером 6, два линейных актуатора 4 выполнены независимыми друг от друга и обеспечивающими вертикальную гиростабилизацию стойки штатива 2 за счет постоянного получения данных о фактической собственной ориентации из аппаратного блока 7 с двухстепенными гироскопом 9, а записывающее устройство 8 в аппаратном блоке 7 содержит отдельные файлы для каждой сделанной во время съемки фотографии и каждого проведенного лазерного измерения с присвоением им геопозиции. Для перемещения колесного мобильного устройства по местности может быть использован любой двигатель.The system for obtaining a realistic terrain model for the virtual world contains a wheeled mobile device 1 (for example, a platform with a chassis) with a tripod rack 2 and a horizontal axis 3, two linear actuators 4 located at the bottom of the tripod rack 2, a camera 5 located on the horizontal axis 3 a tripod, a laser scanner 6 located on a tripod rack 2, a hardware unit 7 containing a storage device 8, a two-stage gyroscope 9, a GPS receiver 10, a step-by-step camera rotation unit around the horizontal axis 3 of the tripod at predetermined angles with a differential step 11, a unit for combining the results photography and laser measurements 12, while the hardware unit is located on a tripod rack 2 and connected to a camera 5 and a laser scanner 6, two linear actuators 4 are made independent of each other and provide vertical gyrostabilization of the tripod rack 2 due to the constant receipt of data on the actual proper orientation from hardware unit 7 with two-stage gyros cop 9, and the recording device 8 in the hardware unit 7 contains separate files for each photograph taken during shooting and each laser measurement taken with assigning them a geo-position. Any engine can be used to move the wheeled mobile device through the terrain.

Способ работы системы основан на обеспечении абсолютной вертикальности оси стойки штатива 2 и постоянного горизонта в каждой точке, в которую перемещают колесное мобильное устройство 1 для съемки и лазерного сканирования еще до начала проведения работ. После подстройки вертикальной оси стойки штатива 2 при помощи двух линейных актуаторов 4, работающих независимо друг от друга и обеспечивающих вертикальную гиростабилизацию стойки штатива 2 за счет постоянного получения данных о фактической собственной ориентации из аппаратного блока 7 с двухстепенным гироскопом 8, производят согласованное открытие затвора камеры 5 в нужные моменты времени при пошаговом повороте камеры 5 вокруг горизонтальной оси 3 штатива на заданные углы с дифференциальным шагом. Одновременно с этим в этих же точках подают импульсы на лазерный сканер и проводят лазерные измерения. На каждом шаге движения мобильного колесного устройства 1 по трассе производится считывание геопозиции за счет наличия в аппаратном блоке 7 GPS-приемника 10. Данные о геопозиции присваиваются каждой сделанной во время съемки фотографии и каждому проведенному лазерному измерению в этой же точке и записываются в виде отдельных файлов на запоминающее устройство 8 в аппаратном блоке 7. Наличие такой GPS привязки позволяет верифицировать все фотографии и лазерные измерения при использовании их в дальнейшем для построениях корректной трехмерной модели и ее реалистичных текстур.The method of operation of the system is based on ensuring the absolute verticality of the axis of the tripod rack 2 and a constant horizon at each point at which the wheeled mobile device 1 is moved for shooting and laser scanning before starting work. After adjusting the vertical axis of the tripod rack 2 using two linear actuators 4, which operate independently of each other and provide vertical gyrostabilization of the tripod rack 2 by constantly receiving data on the actual proper orientation from the hardware unit 7 with a two-stage gyroscope 8, the camera shutter 5 is matched open at the right times at stepwise rotation of the camera 5 around the horizontal axis 3 of the tripod at predetermined angles with a differential pitch. At the same time, pulses are sent to the laser scanner at the same points and laser measurements are taken. At each step of the movement of the mobile wheeled device 1 along the route, the geo position is read out due to the presence of a GPS receiver 10 in the hardware unit 7. The geo position data is assigned to each photograph taken during the shooting and to each laser measurement taken at the same point and recorded as separate files to the storage device 8 in the hardware unit 7. The presence of such a GPS reference allows you to verify all photos and laser measurements when using them later to build the correct three-dimensional model and its realistic textures.

После проведения съемки и лазерных измерений в одной точке местности колесное мобильное устройство 1 перемещается в новую точку, где весь цикл по сбору данных повторяется заново.After shooting and laser measurements at one point in the terrain, the wheeled mobile device 1 moves to a new point, where the entire data collection cycle is repeated again.

Способ получения реалистичной модели местности для виртуального мира заключается в следующем. На первом этапе создается трехмерная модель отдельных объектов местности без текстур, получаемая при обработке данных с лазерного сканера 6, работа которого была синхронизирована с работой камеры 5. На втором этапе в аппаратном блоке 7 обрабатываются полученные с камеры 5 фотографии. Такая обработка может производиться независимо друг от друга и в разных программных продуктах. Далее в блоке объединения результатов фотосъемки и лазерных измерений 12 производится обработка двух массивов данных и финализация процесса подготовки виртуального мира, которая заключается в совмещении каждого лазерного измерения с запомненной геопозицией с фотографией в этой же точке. Таким образом, сформированная реалистичная текстура, полученная на основе фотоданных, накладывается на трехмерную модель окружающей местности без текстур, полученную с помощью лазерных измерений. В итоге, на выходе получается виртуальная трехмерная карта окружающей местности, которая максимально точно соответствует реальности (фиг. 3).The way to obtain a realistic terrain model for the virtual world is as follows. At the first stage, a three-dimensional model of individual terrain objects without textures is created, obtained by processing data from a laser scanner 6, the operation of which was synchronized with the camera 5. At the second stage, photos received from camera 5 are processed in the hardware unit 7. Such processing can be performed independently of each other and in different software products. Then, in the unit for combining the results of photography and laser measurements 12, two data arrays are processed and the preparation of the virtual world is finalized, which consists in combining each laser measurement with a memorized geo-position with a photograph at the same point. Thus, the generated realistic texture obtained on the basis of photo data is superimposed on a three-dimensional model of the surrounding area without textures, obtained using laser measurements. As a result, the output is a virtual three-dimensional map of the surrounding area, which corresponds to reality as accurately as possible (Fig. 3).

Для фотограмметрии может использоваться программные продукты компании Geoscan, а для построения трехмерной модели может быть реализовано за счет обработки результатов лазерных измерений в любом 3Д редакторе, например, в продуктах Autodesk таких как Blender или 3DsMax.For photogrammetry, Geoscan software can be used, and for building a three-dimensional model it can be implemented by processing the results of laser measurements in any 3D editor, for example, in Autodesk products such as Blender or 3DsMax.

Заявленные система получения реалистичной модели местности для виртуального мира и способ ее работы позволяют повысить точность получения виртуальной картинки без дополнительных вычислений ошибки в ПЭВМ в каждой точке реальной местности. Кроме этого, заявленная система может найти широкое применение за счет невысокой стоимости при ее использовании. The claimed system for obtaining a realistic terrain model for the virtual world and the method of its operation can improve the accuracy of obtaining a virtual picture without additional calculations of the error in the PC at each point in the real terrain. In addition, the claimed system can be widely used due to its low cost when using it.

Claims (2)

1. Система получения реалистичной модели местности для виртуального мира, характеризующаяся тем, что содержит колесное мобильное устройство со стойкой штатива, в верхней части которой расположена горизонтальная ось, два линейных актуатора, расположенные в нижней части стойки штатива, камеру, расположенную на горизонтальной оси штатива, лазерный сканер, расположенный на стойке штатива, аппаратный блок, содержащий запоминающее устройство, двухстепенный гироскоп, GPS-приемник, блок пошагового поворота камеры вокруг горизонтальной оси штатива на заданные углы с дифференциальным шагом, блок объединения результатов фотосъемки и лазерных измерений, при этом аппаратный блок расположен на стойке штатива и соединен с камерой и лазерным сканером, два линейных актуатора выполнены независимыми друг от друга и обеспечивающими вертикальную гиростабилизацию стойки штатива за счет постоянного получения данных о фактической собственной ориентации из аппаратного блока с двухстепенными гироскопом, а записывающее устройство в аппаратном блоке содержит отдельные файлы для каждой сделанной во время съемки фотографии и каждого проведенного лазерного измерения с присвоением им геопозиции.1. A system for obtaining a realistic terrain model for the virtual world, characterized in that it contains a wheeled mobile device with a tripod rack, in the upper part of which there is a horizontal axis, two linear actuators located in the lower part of the tripod rack, a camera located on the horizontal axis of the tripod, a laser scanner located on a tripod rack, a hardware unit containing a storage device, a two-stage gyroscope, a GPS receiver, a unit for stepping the camera around the horizontal axis of the tripod at predetermined angles with a differential step, a unit for combining photographing and laser measurements, while the hardware unit is located on a tripod rack and connected to a camera and a laser scanner, two linear actuators are made independent of each other and provide vertical gyrostabilization of the tripod rack by constantly receiving data on the actual proper orientation from a hardware unit with a two-stage gyroscope, and recording The washing device in the hardware unit contains separate files for each photograph taken during shooting and each laser measurement taken with assigning them a geo-position. 2. Способ получения реалистичной модели местности для виртуального мира, заключающийся в том, что сначала размещают мобильное колесное устройство со стойкой штатива и горизонтальной осью в позиции, где будет проводиться съемка окружающей местности, осуществляют подстройку вертикальной оси стойки штатива с помощью двух линейных актуаторов до тех пор, пока сигналы с двухстепенного гироскопа в аппаратном блоке не будут равны нулю, обеспечивая тем самым постоянный горизонт независимо от уклона местности до начала съемки, далее при пошаговом повороте камеры вокруг горизонтальной оси штатива на заданные углы с дифференциальным шагом и срабатывании лазерного сканера открывают затвор камеры в нужные моменты времени и осуществляют фотографирование окружающей местности, одновременно с этим подают импульсы на лазерный сканер и проводят лазерные измерения, данные о геопозиции, считываемые за счет наличия в аппаратном блоке GPS-приемника, присваивают каждой сделанной во время съемки фотографии и каждому проведенному лазерному измерению в этой же точке и записывают их в виде отдельных файлов на запоминающее устройство в аппаратном блоке, создают трехмерную модель отдельных объектов местности без текстур с помощью данных, полученных при лазерных измерениях, финализируют процесс подготовки реалистичной картины виртуального мира за счет объединения каждого лазерного измерения с запомненной геопозицией с фотографией в этой же точке и наложения таким образом полученной с помощью лазерного сканера трехмерной модели отдельных объектов местности без текстур и текстуры, выполненной на основе фотоданных с камеры.2. A method of obtaining a realistic terrain model for the virtual world, which consists in first placing a mobile wheeled device with a tripod rack and a horizontal axis in the position where the surrounding area will be shot, adjusting the vertical axis of the tripod rack using two linear actuators to until the signals from the two-stage gyroscope in the hardware block are equal to zero, thereby ensuring a constant horizon regardless of the slope of the terrain before shooting, then when the camera rotates stepwise around the horizontal axis of the tripod at predetermined angles with a differential pitch and the laser scanner fires, the camera shutter at the right time, they take pictures of the surrounding area, at the same time they send pulses to the laser scanner and carry out laser measurements, the geo-position data, read out due to the presence of a GPS receiver in the hardware unit, is assigned to each photograph taken during shooting and Each laser measurement is performed at the same point and they are recorded as separate files on a storage device in the hardware unit, a three-dimensional model of individual terrain objects without textures is created using the data obtained during laser measurements, the process of preparing a realistic picture of the virtual world is finalized by combining each laser measurements with a memorized geo-position with a photograph at the same point and superimposing a three-dimensional model of individual terrain objects thus obtained using a laser scanner without textures and textures based on photo data from the camera.
RU2019124277A 2019-07-31 2019-07-31 System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof RU2723239C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124277A RU2723239C1 (en) 2019-07-31 2019-07-31 System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124277A RU2723239C1 (en) 2019-07-31 2019-07-31 System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723239C1 true RU2723239C1 (en) 2020-06-09

Family

ID=71067792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124277A RU2723239C1 (en) 2019-07-31 2019-07-31 System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723239C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022005903A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 Sony Group Corporation System of multi-swarm drone capturing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60130627T2 (en) * 2001-01-15 2008-07-17 Thales Guidance method for a moment control gyroscope
US20080221843A1 (en) * 2005-09-01 2008-09-11 Victor Shenkar System and Method for Cost-Effective, High-Fidelity 3D-Modeling of Large-Scale Urban Environments
US20130096873A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-18 Kla-Tencor Corporation Acquisition of Information for a Construction Site
US20140267805A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Freefly Systems, Inc. Method for enabling manual adjustment of a pointing direction of an actively stabilized camera
RU2562368C1 (en) * 2014-09-30 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) Three-dimensional (3d) mapping method
CN207817530U (en) * 2018-02-12 2018-09-04 苏州索亚机器人技术有限公司 A kind of robot platform for unmanned research and development and test

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60130627T2 (en) * 2001-01-15 2008-07-17 Thales Guidance method for a moment control gyroscope
US20080221843A1 (en) * 2005-09-01 2008-09-11 Victor Shenkar System and Method for Cost-Effective, High-Fidelity 3D-Modeling of Large-Scale Urban Environments
US20130096873A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-18 Kla-Tencor Corporation Acquisition of Information for a Construction Site
US20140267805A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Freefly Systems, Inc. Method for enabling manual adjustment of a pointing direction of an actively stabilized camera
RU2562368C1 (en) * 2014-09-30 2015-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) Three-dimensional (3d) mapping method
CN207817530U (en) * 2018-02-12 2018-09-04 苏州索亚机器人技术有限公司 A kind of robot platform for unmanned research and development and test

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022005903A1 (en) * 2020-06-30 2022-01-06 Sony Group Corporation System of multi-swarm drone capturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109597095A (en) Backpack type 3 D laser scanning and three-dimensional imaging combined system and data capture method
EP3228984B1 (en) Surveying system
Nagai et al. UAV-borne 3-D mapping system by multisensor integration
KR100912715B1 (en) Method and apparatus of digital photogrammetry by integrated modeling for different types of sensors
US8107722B2 (en) System and method for automatic stereo measurement of a point of interest in a scene
KR101308744B1 (en) System for drawing digital map
CN104268935A (en) Feature-based airborne laser point cloud and image data fusion system and method
CN105783875B (en) A kind of aerophotogrammetry system and method for integrated scannerless laser radar
KR20200064542A (en) Apparatus for measuring ground control point using unmanned aerial vehicle and method thereof
Nagai et al. UAV borne mapping by multi sensor integration
CN111442721A (en) Calibration equipment and method based on multi-laser ranging and angle measurement
Mouget et al. Photogrammetric archaeological survey with UAV
CN112254670B (en) 3D information acquisition equipment based on optical scanning and intelligent vision integration
CN106969721A (en) A kind of method for three-dimensional measurement and its measurement apparatus
JP2020510903A (en) Tracking image collection for digital capture of environments and related systems and methods
Dinkov et al. Advantages, disadvantages and applicability of GNSS post-processing kinematic (PPK) method for direct georeferencing of UAV images
Torres et al. A hybrid measurement approach for archaeological site modelling and monitoring: the case study of Mas D'is, Penàguila
RU2562368C1 (en) Three-dimensional (3d) mapping method
CN116883604A (en) Three-dimensional modeling technical method based on space, air and ground images
US20220026208A1 (en) Surveying system, surveying method, and surveying program
RU2723239C1 (en) System for realistic model of terrain for virtual world and method of operation thereof
Maurice et al. A photogrammetric approach for map updating using UAV in Rwanda
CN108195359A (en) The acquisition method and system of spatial data
CN112304250B (en) Three-dimensional matching equipment and method between moving objects
CN112257536B (en) Space and object three-dimensional information acquisition and matching equipment and method