【技术实现步骤摘要】
基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统
本专利技术涉及一种三维地图及三维模型构建系统,用于即时定位与地图构建,属于三维建图、三维建模
技术介绍
三维建图指通过采集硬件和地图生成算法建立一个区域的三维地图,通常以点云方式表示。即时定位与地图构建(SLAM)指在未知环境三维建图的过程中,因为机器人的自身位置不确定,需要实时构建地图,并同时利用建立的地图进行定位。三维建模指通过三维地图的点云生成三维模型网格(Mesh),通常以多边形组成。然后根据彩色图像进行贴图,使得模型具有纹理。现有三维建图和三维建模算法主要分为两种。一种方法以激光雷达作为传感器。激光雷达高速旋转且每秒发射大量激光点,然后通过测量这些激光反射回来的时间来获得周围障碍物的距离信息。另一种以RGBD相机为传感器,通过红外飞行时间测距法或红外特征获得深度图像,同时采集彩色图像。主要运算设备为传统计算机,一般在地面机器人上使用,因运算能力限制较少在无人机上使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是:利用无人机进行三维建图和三维建模。为了达到上述目的,本专利技术的技术方案是提供了一种基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统,其特征在于,包括:搭载有深度数据获取设备、图像数据获取设备、预处理设备及通信设备的无人机,其中:深度数据获取设备及图像数据获取设备分别同步采集可见范围内物体带有标定信息的深度数据及图像数据;预处理设备,用于获取深度数据及图像数据标定信息后,使用标定信息校正深度数据及图像数据,随后对校正后的深度数据及图像数据进行配准;通信设备,用于将配准后的深度数据及图像数据发送给计算设备; ...
【技术保护点】
1.一种基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统,其特征在于,包括:搭载有深度数据获取设备、图像数据获取设备、预处理设备及通信设备的无人机,其中:深度数据获取设备及图像数据获取设备分别同步采集可见范围内物体带有标定信息的深度数据及图像数据;预处理设备,用于获取深度数据及图像数据标定信息后,使用标定信息校正深度数据及图像数据,随后对校正后的深度数据及图像数据进行配准;通信设备,用于将配准后的深度数据及图像数据发送给计算设备;计算设备接收到无人机发送过来的深度数据及图像数据后分别通过建图模块及建模模块实时构建三维模型与三维地图,其中:建图模块根据已配准的深度数据和图像数据,将深度数据中的每个数据点赋予图像数据上对应的颜色,形成三维空间中的彩色点云结构,提取彩色点云结构的结构特征,将从当前数据帧中提取的结构特征与从上一数据帧中提取的结构特征相匹配,通过匹配的结构特征点使用位姿解算方法计算当前数据帧与上一数据帧之间的位姿变换,通过位姿将当前数据帧的彩色点云结构与上一数据帧的彩色点云结构对齐拼接生成建图部分的结果点云;建模模块根据建图模块生成的结果点云形成体素,体素为空间立方体的最小单位,利用 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统,其特征在于,包括:搭载有深度数据获取设备、图像数据获取设备、预处理设备及通信设备的无人机,其中:深度数据获取设备及图像数据获取设备分别同步采集可见范围内物体带有标定信息的深度数据及图像数据;预处理设备,用于获取深度数据及图像数据标定信息后,使用标定信息校正深度数据及图像数据,随后对校正后的深度数据及图像数据进行配准;通信设备,用于将配准后的深度数据及图像数据发送给计算设备;计算设备接收到无人机发送过来的深度数据及图像数据后分别通过建图模块及建模模块实时构建三维模型与三维地图,其中:建图模块根据已配准的深度数据和图像数据,将深度数据中的每个数据点赋予图像数据上对应的颜色,形成三维空间中的彩色点云结构,提取彩色点云结构的结构特征,将从当前数据帧中提取的结构特征与从上一数据帧中提取的结构特征相匹配,通过匹配的结构特征点使用位姿解算方法计算当前数据帧与上一数据帧之间的位姿变换,通过位姿将当前数据帧的彩色点云结构与上一数据帧的彩色点云结构对齐拼接生成建图部分的结果点云;建模模块根据建图模块生成的结果点云形成体素,体素为空间立方体的最小单位,利用体素重建三维表面,将三维表面叠加建立三维网格模型,并根据体素对应颜色进行白平衡归一化生成彩色贴图,最终建立彩色三维模型。2.如权利要求1所述的一种基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统,其特征在于,所述深度数据获取设备为深度相机,所述建图模块根据深度相机的内参以相机光心建立坐标系,通过变换矩阵将所述深度数据中的每个数据点变为该坐标系下的坐标,随后根据已配准的深度数据和图像数据,将深度数据中的每个数据点赋予图像数据上对应的颜色,形成三维空间中的彩色点云结构。3.如权利要求1所述的一种基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统,其特征在于,所述建图模块将从当前数据帧中提取的结构特征与从上一数据帧中提取的结构特征相匹配时,依照最小化误差范数作匹配。4.如权利要求1所述的一种基于机载采集设备的高精度三维建图与建模系统,其特征在于,所述建模模块建立彩色三维模型具体包括以下步骤:步骤1、以原点和三个垂直的坐标平面将总空间立方体划分为八个子空间立方体,对于每个子空间立方体递归重复这一方法,直到子空间立方体达到设定大小,将总空间立方体作为根节点,各子空间立方体作为叶节点得到一颗八叉树;步骤2、将建图系统中得到的结果点云...
【专利技术属性】
技术研发人员:虞晶怡,吕文涛,赵希亭,罗剑文,
申请(专利权)人:上海科技大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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