三维地图构建系统、方法、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种三维地图构建系统、方法、设备和存储介质。该系统包括：观测数据获取模块，用于获取通过车辆搭载导航定位设备采集的车辆的车载卫星导航定位数据；图像处理模块，用于对车载图像进行特征提取，确定观测对象的车载图像特征点；图像融合模块，用于从车载图像特征点和机载图像的图像特征点中，获取观测对象的相同图像特征点，并利用车载卫星导航定位数据，确定观测对象的相同图像特征点的三维位置；地图构建模块，用于利用观测对象的相同特征点的三维位置，构建观测对象的三维地图。根据本发明专利技术实施例提供的三维地图构建系统，可以提高构建三维地图准确性和稳定性，节约测量和维护成本。

3D map building system, method, equipment and storage medium

【技术实现步骤摘要】
三维地图构建系统、方法、设备和存储介质
本专利技术涉及三维制图领域，尤其涉及一种三维地图构建系统、方法、设备和存储介质。
技术介绍
随着地图制图行业的不断发展，三维(ThreeDimensional，3D)地图的需求越来越旺盛，3D地图相较于传统2D地图，表现形式更加丰富。3D地图代表了一个地图厂商的技术能力，同时又能极大的丰富他们的商业模式。从使用者的角度来看，3D地图非常直观的提升了用户体验，并在城市规划、环境监测、旅游、VR、智能导航、智慧城市建设、科研等等诸多领域内发挥重要作用。由于3D地图的制作本身存在诸多难点，传统的航空摄影测量虽然给移动测图带了质的飞跃，但是需要耗费大量的人力财力。因此，随着日新月异的城市建设，频繁地通过航空摄影测量来构建和维护地图数据是不切实际的。随着硬件技术的飞速发展，可以使用无人机技术构建3D地图，相比较于传统的航空摄影测量使用的飞行设备，无人机成本较低且更加灵活，具有更低的飞行高度和飞行速度，从而保证所采集的空间数据的高覆盖率。但是，无人机上使用的传感器无法和航空摄影测量时飞机上的传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维地图构建系统，包括：/n观测数据获取模块，用于获取通过车辆搭载导航定位设备采集的车辆的车载卫星导航定位数据、通过车辆搭载相机采集的观测对象的车载图像、以及通过无人机搭载相机采集的所述观测对象的机载图像的图像特征点；/n图像处理模块，用于基于所述车载卫星导航定位数据，对所述观测对象的车载图像进行图像特征提取，确定所述观测对象的车载图像特征点；/n图像融合模块，用于从所述车载图像特征点和所述机载图像的图像特征点中，获取所述观测对象的相同图像特征点，并利用所述车载卫星导航定位数据，确定所述观测对象的相同图像特征点的三维位置；/n地图构建模块，用于利用所述观测对象的相同图像特征点的三维位置...

【技术特征摘要】
1.一种三维地图构建系统，包括：
观测数据获取模块，用于获取通过车辆搭载导航定位设备采集的车辆的车载卫星导航定位数据、通过车辆搭载相机采集的观测对象的车载图像、以及通过无人机搭载相机采集的所述观测对象的机载图像的图像特征点；
图像处理模块，用于基于所述车载卫星导航定位数据，对所述观测对象的车载图像进行图像特征提取，确定所述观测对象的车载图像特征点；
图像融合模块，用于从所述车载图像特征点和所述机载图像的图像特征点中，获取所述观测对象的相同图像特征点，并利用所述车载卫星导航定位数据，确定所述观测对象的相同图像特征点的三维位置；
地图构建模块，用于利用所述观测对象的相同图像特征点的三维位置，构建所述观测对象的三维地图。


2.根据权利要求1所述的三维地图构建系统，还包括：
车辆定位修正模块，用于利用无人机搭载导航定位设备采集的所述无人机的机载卫星导航定位数据，修正所述车载卫星导航定位数据，得到修正的车载卫星导航定位数据；
所述图像融合模块，还用于从所述车载图像特征点和所述机载图像的图像特征点中，获取所述观测对象的相同图像特征点，并利用所述修正的车载卫星导航定位数据，确定所述观测对象的相同图像特征点的三维位置。


3.根据权利要求2所述的三维地图构建系统，其中，所述车辆定位修正模块，包括：
多路径误差检测单元，用于检测所述车载卫星导航定位数据中是否存在多路径误差；
第一误差修正单元，用于如果所述车载卫星导航定位数据中存在所述多路径误差，利用所述观测对象的三维地图数据，修正所述多路径误差，得到所述修正的车载卫星导航定位数据。


4.根据权利要求2所述的三维地图构建系统，其中，所述车辆定位修正模块，包括：
第二误差修正单元，用于基于所述机载卫星导航定位数据，选择估值方法，对所述车载卫星导航定位数据进行估值，将估值得到的车载卫星导航定位数据作为所述修正的车载导航定位数据。


5.根据权利要求2所述的三维地图构建系统，其中，所述车辆定位修正模块，包括：
观测点数据获取单元，用于获取所述车辆搭载导航定位设备和所述无人机搭载导航定位设备对同一组卫星进行观测得到的车载卫星导航定位数据和机载卫星导航定位数据；
相对位置确定单元，用于利用所述对同一组卫星进行观测得到的车载卫星导航定位数据和机载卫星导航定位数据，确定所述无人机与所述车辆之间的相对位置；
系统误差修正单元，用于根据所述无人机与所述车辆之间的相对位置，以及所述机载卫星导航定位数据，计算车载卫星导航定位数据，将计算得到的车载卫星导航定位数据作为所述修正的车载卫星导航定位数据。


6.根据权利要求1所述的三维地图构建系统，还包括：
辅助定位模块，用于利用辅助定位设备获取车辆运行数据，其中，所述辅助定位设备包括位于所述车辆的里程计、磁传感器、气压计中的一种或多种，所述车辆运行数据包括所述车辆的行驶距离、所述车辆的行驶方向、所述车辆的海拔高度中的至少一种；
车辆位置确定模块，用于利用所述车辆运行数据，确定所述车辆的位置；
无人机定位修正模块，用于根据所述车辆的位置、以及所述无人机与所述车辆之间的相对位置，计算所述无人机的位置，将计算的所述无人机的位置和所述无人机的姿态作为修正的所述无人机的卫星导航定位数据。


7.根据权利要求6所述的三维地图构建系统，其中，
所述观测对象的机载图像的图像特征点，是基于所述机载卫星导航定位数据，对所述观测对象的机载图像进行图像特征提取得到的。


8.根据权利要求1所述的三维地图构建系统，其中，所述图像处理模块包括：
空间变换关系确定单元，用于利用所述车载卫星导航定位数据中所述车辆的位置和所述车辆的三维姿态、以及所述车辆的定位中心到所述车辆的车辆搭载相机相位中心的位移增量和姿态变化量，确定所述车辆对应的车体坐标系与所述车辆搭载相机对应的相机坐标系的坐标变换关系；
车载图像坐标变换单元，用于利用所述通过车辆搭载相机采集的所述观测对象的车载图像和所述坐标变换关系，确定所述车辆搭载相机对应的相机坐标系下的车载图像；
车载图像特征提取单元，用于对所述相机坐标系下的车载图像进行特征提取，得到所述车载图像的图像特征点。


9.根据权利要求1所述的三维地图构建系统，其中，所述图像融合模块包括：
车辆观测点确定单元，用于针对所述观测对象的相同图像特征点中的第一图像特征点，确定所述车辆所在的第二车辆观测点和第二车辆观测点，所述车辆搭载相机在所述第一车辆观测点采集的观测对象的车载图像和在所述第二车辆观测点采集的观测对象的车载图像中，均包含所述第一图像特征点；
车载定位数据获取单元，用于从所述车载卫星导航定位数据中获取所述第二车辆观测点的三维位置、所述第二车辆观测点对应的车辆定位中心与所述车辆搭载相机的相位中心的第一姿态变化量、所述第二车辆观测点的三维位置、所述第二车辆观测点对应的车辆定位中心与所述车辆搭载相机的相位中心的第二姿态变化量；
车载观测方位确定单元，用于利用所述第一姿态变化量，确定在所述第二车辆观测点时所述车辆搭载相机对所述观测对象的第一观测方位角，以及利用所述第二姿态变化量，确定在所述第二车辆观测点时所述车辆搭载相机对所述观测对象的第二观测方位角；
特征点位置确定单元，用于利用所述第二车辆观测点的三维位置、所述第二车辆观测点的三维位置、所述第一观测方位角和所述第二观测方位角，利用前方交会法计算所述观测对象的第一图像特征点的三维坐标。


10.根据权利要求9所述的三维地图构建系统，其中，
所述车辆、所述无人机和所述第一图像特征点对应的所述观测对象的三维点满足三角形环路约束条件，所述三角形环路约束条件包括如下项中的至少一项：
所述车辆在第一时刻所在的第一车辆观测点、所述无人机在所述第一时刻所在的第一无人机观测点、与所述第一图像特征点对应的所述观测对象的三维点形成三角形环路；
所述车辆在第二时刻所在的第二车辆观测点、所述无人机在所述第二时刻所在的第二无人机观测点、与所述第一图像特征点对应的所述观测对象的三维点形成三角形环路；
所述车辆在第一时刻所在的第一车辆观测点、所述车辆在第二时刻所在的第二车辆观测点、与所述第一图像特征点对应的所述观测对象的三维点形成三角形环路；以及
所述无人机在所述第一时刻所在的第一无人机观测点、所述无人机在所述第二时刻所在的第二无人机观测点、与所述第一图像特征点对应的所述观测对象的三维点形成三角形环路。


11.一种三维地图的构建方法，包括：
获取通过车辆搭载导航定位设备采集的车辆的车载卫星导航定位数据、通过车辆搭载相机采集的观测对象的车载图像、以及通过无人机搭载相机采集的所述观测对象的机载图像的图像特征点；
基于所述车载卫星导航定位数据，对所述观测对象的车载图...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，吴兴昊，刘进锋，詹中伟，
申请(专利权)人：阿里巴巴集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY