【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及场景重构，特别是涉及一种空地协同的场景重构方法。
技术介绍
1、在现有技术中，场景重构是一种利用同时定位与地图构建等技术，对载具搭载的探测设备(如雷达、摄像机等)所获取的数据进行处理与分析，以建立对载具所处环境属性的模型的领域。场景重构的目标是通过对探测设备获取的数据进行深度、颜色等属性的建模，实现对载具周围环境的高精度重构和感知。基于激光雷达与单目相机融合的环境重构方案在无人机和无人车领域具有重要的研究意义。这种方案可以充分利用激光雷达和单目相机的优势，实现较为灵活的环境重构。例如，激光雷达可以提供高精度的距离信息，而单目相机可以提供高分辨率的图像。通过融合这两种传感器的数据，可以实现更准确、更全面的场景重构。
2、此外，基于激光雷达与单目相机融合的环境重构方案还可以在测绘建图领域发挥重要作用。通过融合激光雷达和单目相机的数据，可以实现低成本、高精度的测绘建图，减少测绘工作量，提高测量精度。
3、综上所述，基于激光雷达与单目相机融合的环境重构方案在无人机和无人车领域具有重要的研究意义。通过充分利用激光雷达和单目相机的优势，可以实现更准确、更全面的场景重构，促进无人机和无人车技术的发展。然而，在现有技术中仍存在一些挑战，如数据噪声处理、实时性要求和复杂场景建模等问题，需要进一步研究和改进以提高场景重构的准确性和鲁棒性。因此，有必要对场景重构技术进行深入的研究和创新，以满足未来智能交通系统和环境感知领域的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于机载激光雷达与单目相机的场景重构方法，适用于无人机与无人车；提供一种基于分布式感知的场景重构方法，以便同时使用无人机和无人车进行环境重构；提供一种适用于无人机的采集平台用于灵活的场景重构。
3、所述机载激光雷达与单目相机的场景重构方法包括标定单目相机、单目相机与激光雷达的位置标定、图像信息与点云信息融合和loam算法建图四个步骤。具体来说，首先将激光雷达与单目相机固定在无人机上，并通过标定获得它们的位置关系。然后，使用单目相机采集环境的图片，并使用机载激光雷达对同一场景进行扫描，获取点云数据。接着，利用标定关系将图像信息和点云信息进行融合。最后，结合激光雷达内置的imu和loam算法对位姿校正后的点云进行拼接，实现地面环境的重构。
4、所述基于分布式感知的场景重构方法包括初始位置配准、无人机无人车同步建图、地面站场景臭狗模型优化等三个步骤。初始状态时，无人机与无人车在工作时均与地面保持静止，并统一无人机和无人车的三维坐标系。在无人车与无人机上的机载重构方法开始工作后，无人机开始起飞，无人机与无人车均以其起始位姿的坐标系为各自生成地图的坐标系。最后使用地面站上运行的基于分布式感知的场景重构方法在接受无人机和无人车的地图后，对场景重构模型进行优化，使得模型更加准确。
5、所述图像采集机构包括适用于无人机的采集平台。该采集平台可以将单目相机、激光雷达和便携式采集设备装备至无人机，用于灵活的场景重构。由底座、激光雷达与底座连接件、激光雷达、激光雷达与单目相机连接件、单目相机和采集计算机构成。其中，底座用于固定激光雷达与底座连接件采集计算机，并设计固定扣与无人机支架固。激光雷达与底座连接件承接底座与激光雷达，所述激光雷达与底座连接件用于固定激光雷达与无人机的相对位姿且保持激光雷达的倾角为水平向下特定度数。激光雷达与单目相机连接件承接激光雷达与单目相机，所述激光雷达与单目相机连接件用于固定激光雷达与单目相机的相对位姿，从而固定单目相机与无人机的相对位姿，且保持单目相机的倾角为水平向下同一特定角度。
6、本专利技术的有益效果是：
7、(1)实现了空地协同的场景重构方法，弥补了现有场景重构技术无法进行联合重构的不足。通过无人机和无人车的协同工作，实现了对同一场景的感知和重构，充分发挥了二者场景重构优势的互补作用。
8、(2)提供了基于机载激光雷达与单目相机的场景重构方法，适用于无人机与无人车。通过标定位置关系、同步采集图像信息、imu信息和点云信息，并进行融合，结合激光雷达内置的imu和loam算法，实现了对地面环境的重构，可用于无人机与无人车的环境感知和导航。
9、(3)提供了基于分布式感知的场景重构方法，使无人机和无人车能够同时进行环境重构。通过标定位置关系和icp算法对重构模型进行融合、校正和优化，实现了对环境的综合重构，提高了场景重构的准确性和可靠性。
10、(4)应用了灵活的图像采集机构，适用于无人机的采集平台。该平台可以装备单目相机、激光雷达和便携式采集设备，实现对场景的灵活采集，为场景重构提供了基础数据和便利条件。
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1.一种空地协同的场景重构方法，其特征在于，该方法包括以下方法：
2.如权利要求1所述的一种空地协同的场景重构方法，基于机载激光雷达与单目相机的场景重构方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种空地协同的场景重构方法，分布式感知的场景重构方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种空地协同的场景重构方法，其中图像采集机构包括适用于无人机的采集平台，用于灵活的场景重构，其特征在于，由底座、激光雷达与底座连接件、激光雷达、激光雷达与单目相机连接件、单目相机和采集计算机构成。其中，底座用于固定激光雷达与底座连接件采集计算机，并设计固定扣与无人机支架固。激光雷达与底座连接件承接底座与激光雷达，所述激光雷达与底座连接件用于固定激光雷达与无人机的相对位姿且保持激光雷达的倾角为水平向下特定度数。激光雷达与单目相机连接件承接激光雷达与单目相机，所述激光雷达与单目相机连接件用于固定激光雷达与单目相机的相对位姿，从而固定单目相机与无人机的相对位姿，且保持单目相机的倾角为水平向下同一特定角度。
【技术特征摘要】
1.一种空地协同的场景重构方法，其特征在于，该方法包括以下方法：
2.如权利要求1所述的一种空地协同的场景重构方法，基于机载激光雷达与单目相机的场景重构方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的一种空地协同的场景重构方法，分布式感知的场景重构方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种空地协同的场景重构方法，其中图像采集机构包括适用于无人机的采集平台，用于灵活的场景重构，其特征在于，由底座、激光雷达与底座连接件、激光雷达、...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖帅，龚奕成，奚萌，温家宝，杨嘉琛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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