基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視覺(jué)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]利用三維測(cè)量技術(shù)獲取三維空間信息，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行三維重建，在虛擬現(xiàn)實(shí)、文物保護(hù)、考古研究、工業(yè)設(shè)計(jì)、變形監(jiān)測(cè)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]三維激光掃描技術(shù)是近年來(lái)采用較多的三維空間信息的獲取手段，它基于主動(dòng)測(cè)量原理，具有快速、精確、非接觸地獲取被測(cè)物體或場(chǎng)景的三維信息的特點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。由于測(cè)量設(shè)備與環(huán)境的限制，每次掃描只能獲得被掃描場(chǎng)景的局部數(shù)據(jù)，要得到物體或場(chǎng)景的完整三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)需要架設(shè)多個(gè)測(cè)量站點(diǎn)，最后將各個(gè)站點(diǎn)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接起來(lái)。其中，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確拼接需要相鄰圖幅中有特征明顯的同名點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，通常通過(guò)測(cè)量前在被測(cè)物體或場(chǎng)景中布設(shè)特征點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，這一過(guò)程不但大大降低了數(shù)據(jù)的獲取效率與靈活性，而且增加了操作的難度，未經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的非專(zhuān)業(yè)人員短期內(nèi)難以熟練使用。
[0004]因此，當(dāng)前采用的這種三維測(cè)量方法，為實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確拼接，需要在掃描前在被測(cè)場(chǎng)景中布設(shè)若干標(biāo)記點(diǎn)，這導(dǎo)致測(cè)量操作復(fù)雜，難度較大，測(cè)量效率低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法及裝置，在測(cè)量時(shí)不需要在場(chǎng)景中設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)，能夠降低測(cè)量操作難度，提高測(cè)量效率和靈活性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]—種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法，包括:
[0008]同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，相鄰序列的所述圖像具有預(yù)設(shè)重疊區(qū)域；
[0009]按照所述圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⒁恍蛄薪M所述圖像拼接，得到所述場(chǎng)景的全景圖像；
[0010]將一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)序列投影到所述全景圖像中；
[0011]將投影到所述全景圖像中的一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，以得到表達(dá)所述場(chǎng)景整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集。
[0012]可選地，所述按照所述圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⒁恍蛄薪M所述圖像拼接，得到所述場(chǎng)景的全景圖像，之前還包括:
[0013]將對(duì)應(yīng)序列的所述圖像和所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)在同一空間位置。
[0014]可選地，所述按照所述圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⒁恍蛄薪M所述圖像拼接，得到所述場(chǎng)景的全景圖像包括:
[0015]將一序列組所述圖像轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系中；
[0016]根據(jù)所述圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⑼蛔鴺?biāo)系中的一序列組所述圖像進(jìn)行拼接，得到所述全景圖像；
[0017]所述將一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)序列投影到所述全景圖像中包括:將一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)序列投影到所述全景圖像的同一坐標(biāo)系中。
[0018]可選地，所述將投影到所述全景圖像中的一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，以得到表達(dá)所述場(chǎng)景整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，包括:
[0019]根據(jù)所述全景圖像去除一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)之間的重疊部分；
[0020]對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到表達(dá)所述場(chǎng)景整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集。
[0021]可選地，所述同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，包括:
[0022]同步采集所述場(chǎng)景水平方向360°范圍內(nèi)、豎直方向120°范圍內(nèi)的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0023]可選地，所述同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，包括:
[0024]沿所述場(chǎng)景水平方向移動(dòng)，同步采集所述場(chǎng)景豎直方向360°范圍內(nèi)的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0025]—種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接裝置，包括:
[0026]數(shù)據(jù)采集設(shè)備，用于同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，相鄰序列的所述圖像具有預(yù)設(shè)重疊區(qū)域；
[0027]數(shù)據(jù)處理設(shè)備，包括:
[0028]全景圖拼接模塊，用于按照所述圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⒁恍蛄薪M所述圖像拼接，得到所述場(chǎng)景的全景圖像，
[0029]點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影模塊，用于將一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)序列投影到所述全景圖像中；
[0030]點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接模塊，用于將投影到所述全景圖像中的一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，以得到表達(dá)所述場(chǎng)景整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集。
[0031]可選地，所述數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括:
[0032]相鄰設(shè)置在同一平面內(nèi)的圖像采集模塊和點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集模塊；
[0033]所述圖像采集模塊用于采集所述場(chǎng)景的圖像；
[0034]所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集模塊用于采集所述場(chǎng)景的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0035]可選地，所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集模塊包括:
[0036]向所述場(chǎng)景中投射檢測(cè)光線的結(jié)構(gòu)光投射器；
[0037]接收經(jīng)所述場(chǎng)景調(diào)制的反饋光線的傳感器；
[0038]所述圖像采集模塊、所述結(jié)構(gòu)光投射器和所述傳感器依次相鄰設(shè)置在同一平面內(nèi)。
[0039]可選地，所述圖像采集模塊包括攝像頭；
[0040]所述結(jié)構(gòu)光投射器為投射紅外光線的結(jié)構(gòu)光投射器；
[0041]所述傳感器為設(shè)有紅外濾波器的影像傳感器。
[0042]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所提供的基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法及裝置，所述方法包括:同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，相鄰序列的所述圖像具有預(yù)設(shè)重疊區(qū)域；按照所述預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⒁恍蛄薪M所述圖像拼接，得到所述場(chǎng)景的全景圖像；將一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)序列投影到所述全景圖像中；將投影到所述全景圖像中的一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，以得到場(chǎng)景的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖。因此，本發(fā)明所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接方法及裝置，通過(guò)同步獲取場(chǎng)景的圖像，基于場(chǎng)景的全景圖像實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接，與現(xiàn)有技術(shù)相比，避免了在掃描前需在場(chǎng)景中布置標(biāo)記點(diǎn)，并且能夠降低測(cè)量操作難度，提高測(cè)量效率和靈活性。
【附圖說(shuō)明】
[0043]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0044]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法的流程圖；
[0045]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)據(jù)采集設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集數(shù)據(jù)的一種方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0049]請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法，包括以下步驟:
[0050]S100:同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，相鄰序列的所述圖像具有預(yù)設(shè)重疊區(qū)域。
[0051]在被測(cè)場(chǎng)景中，對(duì)場(chǎng)景同一區(qū)域同時(shí)采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像，得到場(chǎng)景的一序列組圖像和對(duì)應(yīng)的一序列組點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采集得到的圖像要求相鄰序列的圖像具有預(yù)設(shè)重疊區(qū)域，如具有20% -30%的重疊區(qū)域。
[0052]所述圖像為可見(jiàn)光圖像，可以是彩色圖像。采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包含場(chǎng)景各個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，能夠表達(dá)場(chǎng)景各個(gè)點(diǎn)的空間信息，包括位置信息和深度信息。
[0053]S101:按照所述圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域?qū)⒁恍蛄薪M所述圖像拼接，得到所述場(chǎng)景的全景圖像。
[0054]根據(jù)相鄰序列圖像的預(yù)設(shè)重疊區(qū)域，將采集到的一序列組圖像拼接，拼接得到場(chǎng)景的全景圖像。
[0055]S102:將一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)序列投影到所述全景圖像中。
[0056]根據(jù)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與圖像序列的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到全景圖像中對(duì)應(yīng)序列的圖像上，即同一區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到相同區(qū)域采集的圖像上。
[0057]S103:將投影到所述全景圖像中的一序列組所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，以得到表達(dá)所述場(chǎng)景整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集。
[0058]由上述內(nèi)容可知，本實(shí)施例所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接方法，通過(guò)同步獲取場(chǎng)景的圖像，根據(jù)圖像拼接后得到的全景圖像對(duì)場(chǎng)景的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，得到表達(dá)場(chǎng)景整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法避免了在掃描前需要在場(chǎng)景中布置標(biāo)記點(diǎn)，可提高測(cè)量效率和靈活性，并且能夠降低測(cè)量操作難度，實(shí)用性更高。
[0059]下面以一【具體實(shí)施方式】詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例所提供的基于全景圖像的點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接方法，在本【具體實(shí)施方式】中，所述方法具體包括:
[0060]S200:同步采集場(chǎng)景的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，相鄰序列的所述圖像具有預(yù)設(shè)重疊區(qū)域。
[0061]具體地，在實(shí)際測(cè)量中，采集場(chǎng)景的圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方式可采用以下兩種:
[0062]方式一:同步采集場(chǎng)景水平方向360°范圍內(nèi)、豎直方向120°范圍內(nèi)的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，具體地，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的中心軸沿豎直方向，數(shù)據(jù)采集設(shè)備繞中心軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描，采集場(chǎng)景水平方向360°范圍內(nèi)、豎直方向120°范圍內(nèi)的圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0063]方式二:沿所述場(chǎng)景水平方向移動(dòng)，同步采集所述場(chǎng)景豎直方向360°范圍內(nèi)的一序列組圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在場(chǎng)景內(nèi)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的中心軸沿水平方向，沿中心軸移動(dòng)，獲取途徑區(qū)域豎直方向360°范圍內(nèi)的圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
[0064]S201:將對(duì)應(yīng)序列的所述圖像和所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)在同一空間位置。
[0065]同步獲取對(duì)應(yīng)場(chǎng)景同一區(qū)域的圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)在空間位置上會(huì)存在偏差，通過(guò)配準(zhǔn)，將對(duì)應(yīng)序列的圖像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)在同一空間位置，使同一物體在圖像與點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的位置是完全對(duì)應(yīng)的，這是后續(xù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影和拼接的基礎(chǔ)。
[0066]