本發(fā)明涉及三維全景技術(shù)，尤其涉及一種三維全景數(shù)據(jù)采集、建模方法。
背景技術(shù)：
三維全景技術(shù)是通過專業(yè)相機(jī)捕捉整個場景的圖像信息，使用軟件進(jìn)行圖片拼合，并用專門的播放器進(jìn)行播放，即將平面照及計算機(jī)圖變?yōu)?60度全觀風(fēng)景用于虛擬現(xiàn)實瀏覽，生成類似蘋果公司的Quicktime VR的場景展示系統(tǒng)。它把二維的平面圖模擬成真實的三維空間，呈現(xiàn)給觀賞者，并給觀賞者提供各種操縱圖像的功能，可以放大縮小，各個方向移動觀看場景，以達(dá)到模擬和再現(xiàn)場景的真實環(huán)境的效果。其優(yōu)勢在于：真實感強(qiáng)；生成方便；制作周期短；文件小，傳輸方便，適合網(wǎng)絡(luò)使用，發(fā)布格式多樣等。目前的三維全景數(shù)據(jù)采集方法耗時長、成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種三維全景數(shù)據(jù)采集、建模方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種三維全景數(shù)據(jù)采集、建模方法，包括以下步驟：
(1)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)備階段：把各傳感器統(tǒng)一安裝于采集固定支架然后安裝在移動載體上，對CCD相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；在進(jìn)行三維實景采集前，進(jìn)行多傳感器的時間同步與空間配準(zhǔn)；
(2)利用CCD相機(jī)采集三維實景影像信息，建立GPS流動基站，使用差分方式實時獲取移動平臺的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；由IMU定姿單元提供移動平臺的姿態(tài)數(shù)據(jù)：航向角、俯仰角及橫滾角。
(3)各傳感器即GPS/IMU組合導(dǎo)航，用來獲取位置坐標(biāo)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；經(jīng)過組合導(dǎo)航濾波后得到系統(tǒng)工作過程中移動載體的地理位置、速度、姿態(tài)等數(shù)據(jù)，為影像序列提供精確的三維空間坐標(biāo)，同時把濾波處理后的數(shù)據(jù)一同以TCP/IP方式發(fā)送給計算機(jī)控制系統(tǒng)。
(4)激光掃描儀實時獲取空間地物的三維幾何特征信息。掃描點原始數(shù)據(jù)使用TCP/IP通信方式由計算機(jī)控制系統(tǒng)存儲，得出場景的激光點云數(shù)據(jù)。
(5)對激光掃描原始數(shù)據(jù)進(jìn)行點、線、面特征的提取即確定采集對象的三維幾何形狀；利用步驟2得到的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)，融合到激光掃描數(shù)據(jù)中提取三維GIS空間幾何特征信息，從相機(jī)采集的實景影像中提取出目標(biāo)影像的紋理特征，以此來實現(xiàn)三維場景真實重建。
進(jìn)一步地，所述的空間配準(zhǔn)建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，將GPS/IMU、CCD相機(jī)、激光掃描儀等多傳感器的原始點統(tǒng)一到一個基準(zhǔn)參考坐標(biāo)系中，建立各個傳感器之間嚴(yán)密的坐標(biāo)系，來實現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合處理。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明把各個傳感器不同的空間坐標(biāo)系配準(zhǔn)至統(tǒng)一的坐標(biāo)系；實現(xiàn)了CCD影像傳感器、三個激光掃描儀等傳感器的各自局部坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到以GPS坐標(biāo)系為基準(zhǔn)參考坐標(biāo)系下，最終保證多個不同傳感器間三維空間數(shù)據(jù)的融合處理：同時從多傳感器的數(shù)據(jù)采集頻率差異較大的角度，進(jìn)行多傳感器時間配準(zhǔn)；在現(xiàn)有的實驗環(huán)境條件下，提高了三維全景數(shù)據(jù)采集的有效性和可靠性，從根本上減少了數(shù)據(jù)采集誤差。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明提供的一種三維全景數(shù)據(jù)采集、建模方法，包括以下步驟：
(1)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)備階段：把各傳感器統(tǒng)一安裝于采集固定支架然后安裝在移動載體上，對CCD相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定；在進(jìn)行三維實景采集前，進(jìn)行多傳感器的時間同步與空間配準(zhǔn)；
(2)利用CCD相機(jī)采集三維實景影像信息，建立GPS流動基站，使用差分方式實時獲取移動平臺的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；由IMU定姿單元提供移動平臺的姿態(tài)數(shù)據(jù)：航向角、俯仰角及橫滾角。
(3)各傳感器即GPS/IMU組合導(dǎo)航，用來獲取位置坐標(biāo)和姿態(tài)數(shù)據(jù)；經(jīng)過組合導(dǎo)航濾波后得到系統(tǒng)工作過程中移動載體的地理位置、速度、姿態(tài)等數(shù)據(jù)，為影像序列提供精確的三維空間坐標(biāo)，同時把濾波處理后的數(shù)據(jù)一同以TCP/IP方式發(fā)送給計算機(jī)控制系統(tǒng)。
(4)激光掃描儀實時獲取空間地物的三維幾何特征信息。掃描點原始數(shù)據(jù)使用TCP/IP通信方式由計算機(jī)控制系統(tǒng)存儲，得出場景的激光點云數(shù)據(jù)。
(5)對激光掃描原始數(shù)據(jù)進(jìn)行點、線、面特征的提取即確定采集對象的三維幾何形狀；利用步驟2得到的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)，融合到激光掃描數(shù)據(jù)中提取三維GIS空間幾何特征信息，從相機(jī)采集的實景影像中提取出目標(biāo)影像的紋理特征，以此來實現(xiàn)三維場景真實重建。
進(jìn)一步地，所述的空間配準(zhǔn)建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，將GPS/IMU、CCD相機(jī)、激光掃描儀等多傳感器的原始點統(tǒng)一到一個基準(zhǔn)參考坐標(biāo)系中，建立各個傳感器之間嚴(yán)密的坐標(biāo)系，來實現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)融合處理。
上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。