一种平面场景三维重建装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及三维重建技术领域，具体设计一种平面场景三维重建装置及方法，所述方法包括：设置五个激光测距模块，五个激光测距模块测距方向的延长线交于一点；五个激光测距模块的可见光斑射向左、下、右、上、前五个平面区域，同时移动五个激光测距模块并持续采集五个平面区域的三维点云数据；利用三维点云数据拟合平面方程参数，得到四个交点的三维坐标，基于四个交点得到拟合平面；当连续获得的两个三维点云数据的拟合平面发生变化，基于两个三维点云数据拼接新平面。本发明专利技术采用稀疏点云的平面重建装置及方法，测距模块精度为毫米级，既减少了设备制造成本，又增加了测量精度。又增加了测量精度。又增加了测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种平面场景三维重建装置及方法


[0001]本专利技术涉及三维重建领域，具体是一种平面场景三维重建装置及方法。

技术介绍

[0002]目前的三维重建系统主要通过激光SLAM算法、视觉SALM算法、多视角点云拼接算法完成三维重建。但上述方法均要求稠密点云数据，该类设备通常非常昂贵，并且为了保证点云数据的稠密度，牺牲了测距精度，通常为厘米级，不满足毫米级精度的测绘领域。
[0003]基于上述缺点，本专利技术提出一种基于稀疏点云的平面重建装置及方法，以至少解决上述部分技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种平面场景三位重建装置，以至少解决上述部分问题为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种平面场景三维重建装置，包括基座、设于基座上的控制模块、设于基座上的第一激光测距模块、设于基座上的第二激光测距模块、设于基座上的第三激光测距模块、设于基座上的第四激光测距模块、设于基座上的第五激光测距模块、设于基座上的手持结构；所述控制模块分别连接第一激光测距模块、第二激光测距模块、第三激光测距模块、第四激光测距模块、第五激光测距模块；所述第一激光测距模块固定于基座左侧；所述第二激光测距模块固定于基座下侧，所述第三激光测距模块固定于基座右侧，所述第四激光测距模块固定于基座上侧，所述第五激光测距模块固定于基座前侧，第一激光测距模块、第二激光测距模块、第三激光测距模块、第四激光测距模块和第五激光测距模块的测距方向的延长线交于一点。
[0005]进一步地，所述第一激光测距模块、第二激光测距模块、第三激光测距模块、第四激光测距模块、第五激光测距模块测距精度为毫米级。
[0006]进一步地，所述平面场景三维重建装置包含以下控制方法：第一激光测距模块、第二激光测距模块、第三激光测距模块、第四激光测距模块和第五激光测距模块的可见光斑分别射向左、下、右、上、前五个平面区域，移动平面场景三维重建装置并持续采集五个平面区域的三维点云数据；控制模块利用三维点云数据拟合平面方程参数，得到四个交点的三维坐标，基于四个交点得到拟合平面；当连续获得的两个三维点云数据的拟合平面发生变化，基于两个三维点云数据拼接新平面。
[0007]一种平面场景三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设置五个激光测距模块，五个激光测距模块测距方向的延长线交于一点；步骤2、五个激光测距模块的可见光斑射向左、下、右、上、前五个平面区域，同时移动五个激光测距模块并持续采集五个平面区域的三维点云数据；
步骤3、利用三维点云数据拟合平面方程参数，得到四个交点的三维坐标，基于四个交点得到拟合平面；步骤4、当连续获得的两个三维点云数据的拟合平面发生变化，基于两个三维点云数据拼接新平面。
[0008]其中步骤1所述五个激光测距模块测距方向交于一点，这一点就是设备本身建立的坐标系原点。
[0009]进一步地，所述步骤2中，采集的五个平面区域的三维点云数据中，前一帧的三维点云数据和后一帧的三维点云数据具有共视图。
[0010]进一步地，所述步骤3包括：步骤31、建立平面方程的表达式为ax+by+cz+d=0；步骤32、将五个平面区域的三维点云数据代入ransac算法分别拟合出5个平面参数；步骤33、将每一个平面参数分别代入平面方程得到拟合平面的4个交点的三维坐标；步骤34、基于三维坐标得到拟合平面的面积、边长。
[0011]进一步地，所述步骤4包括：步骤41、同时移动五个激光测距模块时，计算后一帧和前一帧各个交点三维坐标之间的欧式距离，根据欧式距离最小原则，找到后一帧和前一帧各个交点的对应关系，若欧式距离变化量大于10%，则出现新的平面；当后一帧和前一帧的拟合平面的边长发生变化，则出现新的平面；步骤42、当出现新的平面时，将后一帧的所有面方程统一到对应交点的坐标系，与前一帧平面方程拼接；步骤43、联立步骤42中所有平面方程，求出拼接后新平面的交点三维坐标；步骤44、重复步骤步骤41~步骤43，不断拼接新的平面，完成平面场景三维重建。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用ransac算法完成三维重建，降低了云数据的稠密度，减少了设备的制作成本；本专利技术激光测距模块精度达到毫米级，提高了装置测量精度，因此本专利技术提高了装置的经济性的同时还提高了平面场景三维重建的精确度。
[0013]本专利技术的控制模块可直接对数据进行处理，方便携带，增加了装置的灵活性与方便性。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构示意图 。
[0015]图2为本专利技术三维重建的流程图。
[0016]图3为平面场景三维重建的房间俯视图。
[0017]图4为平面场景三维重建的房间内部观测到的正视面示意图。
[0018]图5为平面场景三维重建的房间内部观测到的右视面示意图。
[0019]1‑
基座、2
‑
控制模块、3
‑
第一激光测距模块、4
‑
第二激光测距模块测距模块、5
‑
手持结构、6
‑
第三激光测距模块、7
‑
第四激光测距模块、8
‑
第五激光测距模块。
实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“前”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本专利技术的限制术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0023]如图1所示，本专利技术提供了一种平面场景三维重建装置，包括基座1、设于基座1上的控制模块2、设于基座上的第一激光测距模块3、设于基座上的第二激光测距模块4、设于基座上的第三激光测距模块6、设于基座上的第四激光测距模块7、设于基座上的第五激光测距模块8、设于基座上的手持结构5；所述控制模块分别连接第一激光测距模块3、第二激光测距模块4、第三激光测距模块6、第四激光测距模块7、第五激光测距模块8；所述第一激光测3距模块固定于基座左侧；所述第二激光测距模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面场景三维重建装置，其特征在于，包括基座（1）、设于基座（1）上的控制模块（2）、设于基座（1）上的第一激光测距模块（3）、设于基座（1）上的第二激光测距模块（4）、设于基座（1）上的第三激光测距模块（6）、设于基座（1）上的第四激光测距模块（7）、设于基座（1）上的第五激光测距模块（8）、设于基座（1）上的手持结构（5）；所述控制模块（2）分别连接第一激光测距模块（3）、第二激光测距模块（4）、第三激光测距模块（6）、第四激光测距模块（7）、第五激光测距模块（8）；所述第一激光测距模块（3）固定于基座（1）左侧；所述第二激光测距模块（4）固定于基座（1）下侧，所述第三激光测距模块（6）固定于基座（1）右侧，所述第四激光测距模块（7）固定于基座（1）上侧，所述第五激光测距模块（8）固定于基座（1）前侧，第一激光测距模块（3）、第二激光测距模块（4）、第三激光测距模块（6）、第四激光测距模块（7）和第五激光测距模块（8）的测距方向的延长线交于一点。2.如权利要求1所述一种平面场景三维重建装置，其特征在于，所述第一激光测距模块（3）、第二激光测距模块（4）、第三激光测距模块（6）、第四激光测距模块（7）、第五激光测距模块（8）测距精度为毫米级。3.如权利要求1所述一种平面场景三维重建装置，其特征在于，所述平面场景三维重建装置包含以下控制方法：第一激光测距模块（3）、第二激光测距模块（4）、第三激光测距模块（6）、第四激光测距模块（7）和第五激光测距模块（8）的可见光斑分别射向左、下、右、上、前五个平面区域，移动平面场景三维重建装置并持续采集五个平面区域的三维点云数据；控制模块利用三维点云数据拟合平面方程参数，得到四个交点的三维坐标，基于四个交点得到拟合平面；当连续获得的两个三维点云数据的拟合平面发生变化，基于两个三维点云数...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛靖宇，戴忠余，宋小亮，李杨，
申请(专利权)人：成都量芯集成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：