一种扫描设备、相机的位姿确定方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种扫描设备、相机的位姿确定方法、装置及电子设备。其中，所述扫描设备包括可移动底盘、支架、水平杆、相机；所述支架固定于所述可移动底盘；所述水平杆的一端安装在所述支架；所述相机连接在所示水平杆的另一端，并且所述水平杆包括固定组件，所述固定组件用于限制所述相机的方向角的变化；所述可移动底盘用于带动所述相机。可以实现减少扫描现实场景时产生的冗余数据，以实现大规模场景的三维重建。景的三维重建。景的三维重建。

【技术实现步骤摘要】
一种扫描设备、相机的位姿确定方法、装置及电子设备


[0001]本申请涉及机器视觉
，特别是涉及一种扫描设备、相机的位姿确定方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]在一些应用场景中，需要对现实场景建立适合计算机表示和处理的三维虚拟模型，该过程下文称三维重建。示例性的，机器人室内导航、三维家具展示、增强现实(Augmented Reality，AR)游戏、三维室内场景监控和分析等应用场景中需要进行三维重建。
[0003]相关技术中，可以移动相机，对空间进行全方位的扫描，获取场景的相关信息，如颜色(RGB)信息和深度(Depth)信息，并求解每一帧时刻的相机位姿；根据每一帧的深度信息和相机内参，可以获得各物体相对于该时刻相机的相对位置，而再根据相机在该时刻的位姿，就可以获得各物体相对于一个统一世界坐标系(即预设虚拟三维空间的坐标系)的绝对位置，从而在预设虚拟三维空间中构建与现实场景对应的三维虚拟场景。
[0004]但是，当需要进行三维重建的现实场景较大时，扫描得到的场景信息数据量较大，对大量场景信息的处理将导致三维重建的效率较低，并且可能影响到相机位姿确定的精确度，因此相关技术中，难以实现对空间尺度较大的场景的三维重建。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的至少能够提供一种扫描设备、相机的位姿确定方法、装置及电子设备，以实现减少扫描现实场景时产生的冗余数据，以实现大规模场景的三维重建。具体技术方案如下：
[0006]在本申请实施例的第一方面，提供了一种扫描设备，所述扫描设备包括可移动底盘、支架、水平杆、相机；
[0007]所述支架固定于所述可移动底盘；
[0008]所述水平杆的一端安装在所述支架；
[0009]所述相机连接在所示水平杆的另一端，并且所述水平杆包括固定组件，所述固定组件用于限制所述相机的方向角的变化；
[0010]所述可移动底盘用于带动所述相机。
[0011]在一种可能的实施例中，所述支架设置有垂直可伸缩结构，并且所述垂直可伸缩结构可以在垂直方向伸缩，以调整所述水平杆与所述可移动底盘的上表面之间的距离；
[0012]并且所述可伸缩结构包括垂直阻尼组件，所述垂直阻尼组件用于限制所述垂直可伸缩结构伸缩。
[0013]在一种可能的实施例中，所述支架设置有水平伸缩结构，并且所述水平伸缩结构可以在水平方向伸缩，以调整所述相机与所述支架之间的距离；
[0014]并且所述可伸缩结构包括水平阻尼组件，所述水平阻尼组件用于限制所述水平可
伸缩结构伸缩。
[0015]在一种可能的实施例中，所述可移动底盘包括转盘，所述支架固定于所述转盘，所述转盘用于带动所述支架以垂直方向为轴进行旋转。
[0016]在一种可能的实施例中，所述可移动底盘(110)，具体用于带动所述相机(140)沿预设轨迹以预设视角拍摄指定场景。
[0017]在本申请实施例的第二方面，提供了一种相机的位姿确定方法，所述方法包括：
[0018]获取所述相机在采集到目标图像帧之前的多个历史时间节点所处的多个位姿；
[0019]按照所述扫描设备中所述相机的预设轨迹，拟合所述多个位姿，得到约束条件；
[0020]以所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位置满足所述约束条件为先验条件，按照预设位姿确定算法，确定所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿。
[0021]在一种可能的实施例中，所述按照所述扫描设备中所述相机的预设轨迹，拟合所述多个位姿，得到约束条件，包括：
[0022]对所述多个位姿中的位置进行平面拟合，得到拟合平面的平面方程，作为约束条件。
[0023]在一种可能的实施例中，所述按照所述扫描设备中所述相机的预设轨迹，拟合所述多个位姿，得到约束条件，包括：
[0024]计算所述多个位姿所表示的朝向角的均值，将所述均值的表达式作为约束条件。
[0025]在一种可能的实施例中，在所述以所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿满足所述约束条件为先验条件，按照预设位姿确定算法，确定所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿之后，所述方法还包括：
[0026]基于所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿，对所述扫描设备拍摄的场景进行三维重建，得到所述场景的三维模型。
[0027]在本申请实施例的第三方面，提供了一种相机的位姿确定装置，所述装置包括：
[0028]历史位姿确定模块，用于获取所述相机在采集到目标图像帧之前的多个历史时间节点所处的多个位姿；
[0029]轨迹拟合模块，用于按照所述扫描设备中所述相机的预设轨迹，拟合所述多个位姿，得到约束条件；
[0030]位姿求解模块，用于以所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位置满足所述多个位姿所满足的约束条件为先验条件，按照预设位姿确定算法，确定所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿。
[0031]处理器，用于运行可执行代码以通过所述历史位姿确定模块、所述轨迹拟合模块以及所述位姿求解模块实现如前述第二方面任一所述的方法。
[0032]在一种可能的实施例中，所述轨迹拟合模块，具体用于对所述多个位姿中的位置进行平面拟合，得到拟合平面的平面方程，作为约束条件。
[0033]在一种可能的实施例中，所述轨迹拟合模块，具体用于计算所述多个位姿所表示的朝向角的均值，将所述均值的表达式作为约束条件。
[0034]在一种可能的实施例中，所述装置还包括重建模块，用于在所述以所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿满足所述约束条件为先验条件，按照预设位姿确定算法，确定所述相机采集到所述目标图像帧时所处的位姿之后，基于所述相机采集到所述目标图
像帧时所处的位姿，对所述扫描设备拍摄的场景进行三维重建，得到所述场景的三维模型。
[0035]在本申请实施例的第四方面，提供了一种电子设备，包括：
[0036]存储器，用于存放计算机程序；
[0037]处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第二方面任一所述的方法步骤。
[0038]在本申请实施例的第五方面，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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面任一所述的方法步骤。
[0039]本申请实施例提供的扫描设备、相机的位姿确定方法、装置及电子设备，可以通过支架将相机支撑于一定高度，并通过水平杆使得相机向远离可移动底盘的方向外探一定距离，并且通过固定组件可以使得相机在扫描过程中方向角不会发生变化，因此相机的视野不会受支架和可移动底盘的影响，能够以固定视角拍摄进行拍摄，并且通过可移动底盘带动相机，以使得相机能够以固定的预设视角拍摄指定场景，由于该扫描设备扫描得到的图像数据只包括预设视角拍摄到的图像数据，因此三维重建时需要处理的图像数据较少，对于一些不关心预设视角以外的其他可视角度的应用场景，例如视频监控领域可能不关心除俯视角以外的其他视角，选用该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描设备，其特征在于，所述扫描设备包括可移动底盘(110)、支架(120)、水平杆(130)、相机(140)；所述支架(120)固定于所述可移动底盘(110)；所述水平杆(130)的一端安装在所述支架(120)；所述相机(140)连接在所示水平杆(130)的另一端，并且所述水平杆(130)包括固定组件，所述固定组件用于限制所述相机(140)的方向角的变化；所述可移动底盘(110)用于带动所述相机(140)。2.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，所述支架(120)设置有垂直可伸缩结构(121)，并且所述垂直可伸缩结构(121)可以在垂直方向伸缩，以调整所述水平杆(130)与所述可移动底盘的(110)上表面之间的距离；所述垂直可伸缩结构(121)包括垂直阻尼组件，所述垂直阻尼组件用于限制所述垂直可伸缩结构(121)伸缩。3.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，所述水平杆(130)设置有水平伸缩结构(131)，并且所述水平伸缩结构(131)可以在水平方向伸缩，以调整所述相机(140)与所述支架(120)之间的距离；并且所述水平可伸缩结构(131)包括水平阻尼组件，所述水平阻尼组件用于限制所述水平可伸缩结构(131)伸缩。4.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，所述可移动底盘(110)包括转盘(112)，所述支架(120)固定于所述转盘(112)，所述转盘(112)用于带动所述支架(120)以垂直方向为轴进行旋转。5.根据权利要求1所述的扫描设备，其特征在于，所述可移动底盘(110)，具体用于带动所述相机(140)沿预设轨迹以预设视角拍摄指定场景。6.一种相机的位姿确定方法，其特征在于，所述相机为如权利要求1-5任一所述的扫描设备中的相机，所述方法包括：获取所述相机在采集到目标图像帧之前的多个历史时间节点所处的...

【专利技术属性】
技术研发人员：浦世亮，李泽学，李杰，毛慧，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：