基于激光扫描的三维实景建立方法、系统及其设备技术方案

本发明专利技术公开了基于激光扫描的三维实景建立方法、系统及其设备，本发明专利技术属于测绘领域，涉及三维实景建立技术，通过将原始数据置于一个处理体中；将所述处理体分割为特定个小处理体；统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点的个数，并对点进行特征量计算，保留特征量最大点，使得压缩算法压缩率高，比较适用于一般精度要求不高、效率要求较高的情形，解决了在建立三角网时，会导致三角形过小、过多，导致计算慢、效率不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于激光扫描的三维实景建立方法、系统及其设备
本专利技术属于测绘领域，涉及三维实景建立技术，具体是基于激光扫描的三维实景建立方法、系统及其设备。
技术介绍
地面三维激光扫描作为一种可以快速获取空间数据的新型技术，越来越多地被应用于城市建模、工程建设等领域。三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，不同于传统测量技术的单点定位方式，而是利用激光测量单元进行从左到右、从上到下的全自动高精度步进测量，进而得到完整的、全面的、连续的、关联的全景点的三维坐标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于激光扫描的三维实景建立方法、系统及其设备，用于解决三维激光扫描获得的点云数据，其数据量比较大，在建立三角网时，会导致三角形过小、过多，导致计算慢、效率不高的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：第一方面，基于激光扫描的三维实景建立方法，包括采集原始激光扫描数据，对点云数据进行平滑处理，建立网格并进行数据缩减、数据分割以及拟合，完成三维实景建，所述建立网格并进行数据缩减,包括:将原始数据置于一个处理体中；将所述处理体分割为特定个小处理体；统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点的个数，并对点进行特征量计算，保留特征量最大点。进一步的，所述处理体为长方体，且所述长方体的长为L=、宽为W=、高为H=。进一步的，所述特定个，具体为：L×N×M个；对所述原始数据内点云进行降噪预处理；根据预处理后的点云构建距离场并进行所述距离场的等值面采样得到等值面采样点；对每一个等值面采样点进行置信度计算；当所述置信度计算的计算结果大于等于预设阈值时，L、N、M的选值均大于800；当所述置信度计算的计算结果小于预设阈值时，L、N、M的选值均小于300。进一步的，所述统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点云的个数，并对点云进行特征量计算，保留特征量最大点云前还包括：通过点云放入公式得出点云隶属的小处理体，其中，所述点云放入公式具体为:。所述特征量计算具体为：通过点云点计算得出点云中间值。进一步的，所述原始数据通过如下步骤采集：将若干传感器安装在固定支架上，将固定支架安装在移动载体，并对CCD相机进行标定；其中，若干传感器在进行三维实景采集前进行多传感器的时间同步与空间配准；通过所述CCD相机采集三维实景影像信息，并建立GPS流动基站，通过差分式实时获取移动载体的三维坐标数据；获取传感器内的姿态数据，其中，所述姿态数据包括航向角、俯仰角及横滚角；通过改变所述姿态数据，使得移动载体对目标物进行所述原始数据采集，其中，所述原始数据包括激光点云数据。进一步的，所述CCD相机进行标定，包括：对所述CCD相机影像进行基于GPU加速处理的多航线影像匹配，并提取连接点的数据信息；构建外方位元素平差模型，利用控制点数据和影像匹配获得的连接点数据，构建区域网，建立所述CCD相机影像的大规模平差区域网，进行空中三角测量处理；构建所述CCD相机的变形参数模型，并固定所述外方位元素平差模型中的外方位元素值，以每个定向片为采样数据，进行相机变形参数标定，获得所述相机变形参数的标定值；以分段所述CCD相机的所述标定值为基础，计算所述CCD相机的阵列上每一探元的像点坐标(tan(Ψx),tan(Ψy))、指向角(Ψx,Ψy)，Ψx是沿轨方向的指向角，Ψy是垂轨方向的指向角；根据所述探元的所述指向角，重新计算所述控制点和连接点的像平面坐标，并更新所述像平面坐标，重新确定所述平差区域网的平差并最终生产CAM标定文件。第二方面，基于激光扫描的三维实景建立系统，所述三维实景建立系统包括：数据采集模块，设置为采集原始数据；处理模块，设置为生成处理体；分割计算模块，设置为分割所述处理体，并对分割后的处理体内匹配点云，并进行特征量计算。进一步的，所述数据采集模块将原始数据发送至处理模块进行处理；处理模块接收到原始数据后，分割为特定个小处理体，并将原始数据内点云匹配至小处理体内，进行特征量计算。第三方面，基于激光扫描的三维实景建立设备，所述设备用于执行上述第一方面所述的三维实景建立方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过将原始数据置于一个处理体中；将所述处理体分割为特定个小处理体；统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点的个数，并对点进行特征量计算，保留特征量最大点，使得压缩算法压缩率高，比较适用于一般精度要求不高、效率要求较高的情形，解决了在建立三角网时，会导致三角形过小、过多，导致计算慢、效率不高的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术原理框图。图2为本专利技术系统框图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例进行描述。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。传统的，地面三维激光扫描作为一种可以快速获取空间数据的新型技术，越来越多地被应用于城市建模、工程建设等领域。三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，不同于传统测量技术的单点定位方式，而是利用激光测量单元进行从左到右、从上到下的全自动高精度步进测量，进而得到完整的、全面的、连续的、关联的全景点的三维坐标，三维激光扫描获得的点云数据，其数据量比较大，在建立三角网时，会导致三角形过小、过多，导致计算慢、效率不高针对上述技术问题，本申请提出了将原始数据置于一个处理体中；将所述处理体分割为特定个小处理体；统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点的个数，并对点进行特征量计算，保留特征量最大点；其中，（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体属于特定个小处理体内，其中，小处理体为体积小于处理体的长方体，若干个小处理体共同组成处理体。本申请实施例公开的可以应用在个人电脑、智能手机(如Android手机、iOS手机等)、平板电脑、掌上电脑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于激光扫描的三维实景建立方法，包括采集原始激光扫描数据，对点云数据进行平滑处理，建立网格并进行数据缩减、数据分割以及拟合，完成三维实景建，其特征在于，所述建立网格并进行数据缩减包括：/n将原始数据置于一个处理体中；/n将所述处理体分割为特定个小处理体；/n统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点云的个数，并对点云进行特征量计算，保留特征量最大点云。/n

【技术特征摘要】
1.基于激光扫描的三维实景建立方法，包括采集原始激光扫描数据，对点云数据进行平滑处理，建立网格并进行数据缩减、数据分割以及拟合，完成三维实景建，其特征在于，所述建立网格并进行数据缩减包括：
将原始数据置于一个处理体中；
将所述处理体分割为特定个小处理体；
统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点云的个数，并对点云进行特征量计算，保留特征量最大点云。


2.根据权利要求1所述的基于激光扫描的三维实景建立方法，其特征在于，所述处理体为长方体，且所述长方体的
长为L=、
宽W=、
高为H=。


3.根据权利要求1所述的基于激光扫描的三维实景建立方法，其特征在于，所述特定个，具体为：L×N×M个；
对所述原始数据内点云进行降噪预处理；根据预处理后的点云构建距离场并进行所述距离场的等值面采样得到等值面采样点；对每一个等值面采样点进行置信度计算；
当所述置信度计算的计算结果大于等于预设阈值时，L、N、M的选值均大于800；
当所述置信度计算的计算结果小于预设阈值时，L、N、M的选值均小于300。


4.根据权利要求1所述的基于激光扫描的三维实景建立方法，其特征在于，所述统计第（ｉ，ｊ，ｋ）号小处理体内点云的个数，并对点云进行特征量计算，保留特征量最大点云前还包括：
通过点云放入公式得出点云隶属的小处理体，其中，所述点云放入公式具体为:

。


5.根据权利要求1所述的基于激光扫描的三维实景建立方法，其特征在于，所述特征量计算具体为：
通过点云点计算得出点云中间值。


6.根据权利要求1所述的基于激光扫描的三维实景建立方法，其特征在于，所述原始数据通过如下步骤采集：
将若干传感器安装在固定支架上，将固定支架安装在移动载体，并对CCD相机进行标定；其中，若干传感器在进行三维实景采集前进行多传感器的时间同步与空间配准；
通过所述CCD相机采集三维实景影像信息，并建立GPS流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建林，沈壮，刘江俊，
申请(专利权)人：余姚市规划测绘设计院，
类型：发明
国别省市：浙江;33