场景重建数据采集方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种场景重建数据采集方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：捕获场景图像；对场景图像进行实时环境感知，检测出场景图像中的待重建物体、并重建待重建物体的三维表示数据；基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在待重建物体中确定重建目标，根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域；当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据。本方法无需场景先验几何信息的输入，极大程度上缩短了重建周期，且能够缩短数据采集时长，进而有效提高重建数据采集效率。

【技术实现步骤摘要】
场景重建数据采集方法、装置、计算机设备和存储介质
本申请涉及计算机视觉
，特别是涉及一种场景重建数据采集方法、装置、计算机设备和存储介质。
技术介绍
随着无人机技术的快速发展，如何使用无人机去自主快速重建大尺度的城市场景成为了一个研究的焦点。为了达到很好的重建效果，无人机需要设计出最佳的数据采集路径，从不同视角充分观察建筑物，采集充足的重建数据，实现场景的全覆盖。然而，目前的重建数据采集方法，大多依赖无人机一次额外的飞行与重建，以到场景的几何先验信息，这极大程度上增加了重建周期和难度，而不需要场景的几何先验信息的方法如DJI-Terra又无法很好的适应不同的场景。更重要的是，所有算法都是离线计算路径，当预计算的场景信息不准确时，规划出来的路径质量也会相应降低，使得采集时间较长，甚至存在与场景碰撞的安全问题。由此可见，现有的场景重建数据采集方法存在数据采集效率不高的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高数据采集效率的场景重建数据采集方法、装置、计算机设备和存储介质。一种场景重建数据采集方法，所述方法包括：捕获场景图像；对场景图像进行实时环境感知，检测出场景图像中的待重建物体、并重建待重建物体的三维表示数据；基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在待重建物体中确定重建目标；根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域；当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据。在一个实施例中，对场景图像进行实时环境感知，检测出场景图像中的待重建物体、并重建待重建物体的三维表示数据包括：对场景图像进行目标检测，生成与检测到的待重建物体对应的二维表示数据；并将二维表示数据映射到预设三维坐标系，得到待重建物体的三维表示数据。在一个实施例中，将二维表示数据映射到预设三维坐标系，得到待重建物体的三维表示数据包括：提取场景图像中的特征点；根据当前帧与前一帧的特征点之间的距离进行图像匹配，得到图像特征匹配对；分析特征点的深度信息，将二维表示数据投影至预设三维坐标系，得到初始三维表示数据；根据图像特征匹配对，更新初始三维表示数据，得到待重建物体的三维表示数据。在一个实施例中，根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域包括：将待重建区域分解为多个不重叠的子区域；从预设起点开始，按照全覆盖路径规划算法，探索各子区域，直至完成待重建区域的全覆盖探索。在一个实施例中，从预设的起飞起点开始，按照预设的全覆盖路径规划算法，探索各子区域，直至完成待重建区域的全覆盖探索包括：当于待重建区域内发现并到达新的待重建物时，则中断探索，根据预设重建路径规划算法，采集新的待重建物的重建数据；返回按照全覆盖路径规划算法，探索各子区域，直至完成待重建区域的全覆盖探索的步骤。在一个实施例中，当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据包括：当到达重建目标时，根据重建目标的三维表示数据和预设重建路径参数，生成重建路径；根据重建路径，采集重建目标的重建数据。在一个实施例中，当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据包括：当到达重建目标时，根据重建目标的三维表示数据和预设重建路径参数，生成单个环绕重建目标的重建路径，根据重建路径，采集重建目标的重建数据；或，当到达重建目标时，根据重建目标的三维表示数据和预设重建路径参数，生成环绕重建目标的曲线路径，基于曲线路径，执行预定义的变形操作，得到相应的重建路径，根据重建路径，采集重建目标的重建数据。在一个实施例中，当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据之后，还包括：基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，确定与重建目标的距离最近的待重建物体为下一个重建目标；返回至根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域的步骤，直至完成所有待重建物体的重建数据的采集。一种场景重建数据采集装置，所述装置包括：图像获取模块，用于捕获场景图像；环境感知模块，用于对场景图像进行实时环境感知，检测出场景图像中的待重建物体、并重建待重建物体的三维表示数据；目标确定模块，用于基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在待重建物体中确定重建目标；区域探索模块，用于根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域，探索路径用于实现待重建区域的全覆盖探索；数据采集模块，用于当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据。一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：捕获场景图像；对场景图像进行实时环境感知，检测出场景图像中的待重建物体、并重建待重建物体的三维表示数据；基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在待重建物体中确定重建目标；根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域；当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：捕获场景图像；对场景图像进行实时环境感知，检测出场景图像中的待重建物体、并重建待重建物体的三维表示数据；基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在待重建物体中确定重建目标；根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据探索路径探索待重建区域；当到达重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集重建目标的重建数据。上述场景重建数据采集方法、装置、计算机设备和存储介质，通过对场景图像进行实时环境感知，检测出场景的待重建物体并重建相应的三维表示数据，便无需场景先验几何信息的输入，极大程度上缩短了重建周期；基于待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，确定重建目标，再结合探索路径规划算法和重建路径规划算法，在得到安全高效的重建数据采集轨迹的同时，实现待重建区域的全覆盖探索，缩短数据采集时长。综上所述，本申请提供的方法能够有效提高重建数据采集的效率。附图说明图1为一个实施例中场景重建数据采集方法的流程示意图；图2为另一个实施例中场景重建数据采集方法的流程示意图；图3为一个实施例中得到三维表示数据步骤的流程示意图；图4为一个实施例中根据探索路径规划算法探索并覆盖待重建区域的原理示意图；图5为一个实施例中对重建路径进行变形操作的效果示意图；图6(a)为一个实施例中本申请与现有方法在场景M上的场景重建结果对比的效果示意图；图6(b)为一个实施例中本申请与现有方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场景重建数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：/n捕获场景图像；/n对所述场景图像进行实时环境感知，检测出所述场景图像中的待重建物体、并重建所述待重建物体的三维表示数据；/n基于所述待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在所述待重建物体中确定重建目标；/n根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据所述探索路径探索待重建区域；/n当到达所述重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集所述重建目标的重建数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种场景重建数据采集方法，其特征在于，所述方法包括：
捕获场景图像；
对所述场景图像进行实时环境感知，检测出所述场景图像中的待重建物体、并重建所述待重建物体的三维表示数据；
基于所述待重建物体的三维表示数据和预设距离阈值，在所述待重建物体中确定重建目标；
根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据所述探索路径探索待重建区域；
当到达所述重建目标时，则根据预设重建路径规划算法，采集所述重建目标的重建数据。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述场景图像进行实时环境感知，检测出所述场景图像中的待重建物体、并重建所述待重建物体的三维表示数据包括：
对所述场景图像进行目标检测，生成与检测到的待重建物体对应的二维表示数据；
将所述二维表示数据映射到预设三维坐标系，得到所述待重建物体的三维表示数据。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述二维表示数据映射到预设三维坐标系，得到所述待重建物体的三维表示数据包括：
提取所述场景图像中的特征点；
根据当前帧与前一帧的特征点之间的距离进行图像匹配，得到图像特征匹配对；
分析所述特征点的深度信息，将所述二维表示数据投影至预设三维坐标系，得到初始三维表示数据；
根据所述图像特征匹配对，更新所述初始三维表示数据，得到所述待重建物体的三维表示数据。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设探索路径规划算法，生成探索路径、并根据所述探索路径探索待重建区域包括：
将所述待重建区域分解为多个不重叠的子区域；
从预设起点开始，按照全覆盖路径规划算法，探索各子区域，直至完成所述待重建区域的全覆盖探索。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述从预设起点开始，按照全覆盖路径规划算法，探索各子区域，直至完成所述待重建区域的全覆盖探索包括：
当在所述待重建区域内发现并到达新的待重建物时，则中断探索，根据预设重建路径规划算法，采集所述新的待重建物的重建数据；
返回所述按照全覆盖路径规划算法，探索各子区域，直至完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠，刘奕林，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44