一种融合激光雷达与图像数据的轨道三维重建方法技术

本发明专利技术涉及三维重建领域，具体为一种融合激光雷达与图像数据的轨道三维重建方法。其包括如下步骤：S1、将激光雷达传感器、惯导系统安装于手持搭载设备上，并通过数据接口与电脑相连；S2、运行传感器驱动并开始数据采集，使用摄像设备获取照片数据；S3.1、激光点云通过RANSAC算法评估局部区域点的凹凸程度来提取边缘和平面特征点；S3.2、使用SFM重建稀疏点云，而后使用CMVS重建稠密点云；S4.1、进行激光点云与图像点云尺度拟合；S4.2、通过求解对应点变换后的距离误差和来判断当前配准变换的性能；S4.3、融合纹理色彩信息；S5、拟合两组点云。本发明专利技术优化了点云密度和点云数据类型，采集设备移动轻便，满足实时移动，三维模型精度高、纹理完善。纹理完善。纹理完善。

【技术实现步骤摘要】
一种融合激光雷达与图像数据的轨道三维重建方法


[0001]本专利技术涉及三维重建领域，特别是涉及一种融合激光雷达与图像数据的轨道三维重建方法。

技术介绍

[0002]轨道在三维重建方面多依赖于BIM建模，通过设计图纸在软件中直接进行建模重现，这种方式需要人工处理数据完成建模，且无法还原真实的环境。而目前应用较为常见的三维建模技术是近景测量，这种方式易受距离、光线和人工影响，且智能化程度低，模型精度无法达到需求。激光雷达技术可用于对既有环境的大范围、高精度扫描，快速得到三维几何数据，且激光雷达受环境因素影响小，具有较高实时性，非常适合三维建模。但缺乏目标物体的色彩纹理，单纯的点云图像无法满足轨道模型的使用要求。
[0003]目前使用激光雷达与图像进行三维重建的方法多依赖于设备的高精度，且基本无法获取目标物体的纹理信息，无法对大场景进行快速准确的三维重建。对融合的图像数据采集要求繁琐复杂，且效果多依赖人工经验。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是针对
技术介绍
中存在的问题，提出一种融合激光雷达与图像数据的轨道三维重建方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种融合激光雷达与图像数据的轨道三维重建方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将激光雷达传感器、惯导系统安装于手持搭载设备上，并通过数据接口与电脑相连，传感器上电，待雷达转数平稳后开始S2；S2、在电脑上运行传感器驱动并开始数据采集，围绕被测物体运动或沿被测物体匀速运动，采集点云数据，同时使用摄像设备获取照片数据；S3.1、激光点云通过RANSAC算法评估局部区域点的凹凸程度来提取边缘和平面特征点；基于提取的特征点构建约束关系，采用关键帧策略进行优化配准和相对转换计算；最后将点云配准至全局地图中；S3.2、使用SFM重建稀疏点云，而后使用CMVS重建稠密点云，以提取拍摄的图像特征，生成片面，特征片面聚类，而后得到图像点云；两组点云通过分割后得到轨道部位的点云，采用直通滤波方式对点云进行降噪处理，去除噪点；S4.1、通过Match scales进行激光点云与图像点云尺度拟合；S4.2、为在融合两组点云时降低误差，首先使用RANSAC拟合出激光点云和图像点云中的轨道板平面，设定采样最小距离阈值，计算点云中每个点的表面法线n，确定一个邻域半径r，以每个点为原点，选择半径r内的所有近邻并计算PFH特征，对于每个点p
i
、p
j
，i≠j，在邻域中有法线n
i
、n
j
，其局部坐标轴计算如下：而后通过下式计算得到表面法线的角度变换：式中：(a，φ，θ)为每个点的PFH特征；然后在图像点云中索引具有相同FPFH特征的一个或多个相似点，从中选取一个点作为激光点云在图像点云中的对应点；最后计算对应点之间的刚体变换矩阵，通过求解对应点变换后的距离误差和来判断当前配准变换的性能；S4.3、以激光点云为基准，对于通过图像重建点云有点集合通过配准后，对于有通过Kdtree索引将最邻近的RGB值赋予融合纹理色彩信息；根据K叉树更新点...

【专利技术属性】
技术研发人员：何庆，付彬，王启航，王平，曾楚琦，王晓明，陈正兴，杨康华，郝翔，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：