【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉领域，特别涉及一种分布式实时三维空间重构系统及方法。
技术介绍
1、现有技术中，三维空间重构的典型方法之一是对多张彩色图像进行极约束求解，如参考文献1的方案可以通过二维图像信息计算出三维模型。但这种推理获得而非直接通过三维空间感知获得的三维模型，往往效率低下、建模精度不够高。3d相机则可以直接获取空间深度信息，采用与参考文献2相似的彩色传感器与深度传感器标定方法，将彩色图像和深度图像进行空间对齐，快速重构出可感知区域内的彩色三维模型。
2、然而专利技术人发现，在进行实时三维空间重构过程中，由于单个相机视野有限，对体积较大的物体及大范围场景，往往需要同时使用多组3d相机以扩大相机覆盖范围。而且由于相机只能重建视野内物体的前表面，物体的背面及侧面难免存在缺失，也必须使用多组相机在不同方位分别实时重建后再进行拼接组合。
3、经检索，参考文献3披露的一种3d全景拍摄系统，围绕拍摄区域设置多个3d影像采集单元，分别获取包含彩色影像信息的彩色图和包含深度影像信息的深度图，基于相邻采集单元的重叠区域，对多个3d影像采集单元采集到的数据进行拼接处理生成3d全景影像。
4、专利技术人发现该方案存在以下的不足：
5、1.所有采集单元要求朝向中心点等距布局，在所观测场景进一步扩大或需要同时观测多个对象时，不具有适用性。
6、2.该技术采用基于图像处理和特征点匹配的实时相机定位和数据拼接，要求相邻相机必须具有重叠视野，但在有地形限制、场景分散等情况下，这样的相机布局条件
7、3.该技术使用先本地拼接处理、后传输发送的本地处理架构，但在相机之间距离较远或相机与本地服务器距离较远时，基于数据线的相机与服务器直接连接将失效，必须借助于网络设备进行传输，无法使用先处理、后传输的工作模式，而必须采用先传输、后处理的工作模式。
8、除此之外，使用多个3d相机进行实时重建时，相机之间的同步采集、3d数据的同步处理、相机的综合管理和配置、重构帧率的实时调节等实时三维空间重构的核心技术，都存在一定的问题或不足，相机数量也难以大规模增加。
9、参考文献1，李文静.多相机标定及三维重建技术研究[d].西安理工大学,2022.doi:10.27398/d.cnki.gxalu.2022.000869。
10、参考文献2，专利公开号，cn111311689b，专利名称，一种激光雷达与相机相对外参的标定方法及系统。
11、参考文献3，专利公开号，cn108616742b，专利名称，一种3d全景拍摄系统以及方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种分布式实时三维空间重构系统及方法，能够针对大范围场景或大尺寸对象，在任意位置部署并定位多台三维相机，实时三维重建所覆盖的物理空间，并通过网络方式实时管理三维相机、传输重构数据、呈现三维模型，摆脱实时三维重建对场景地形、相机间距、传输距离等的限制。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种分布式实时三维空间重构系统，所述系统包括服务器节点以及多个边缘计算节点，每个边缘计算节点均包括三维相机和边缘计算设备；其中，
3、每个边缘计算节点用于：
4、通过三维相机采集彩色深度信息，彩色深度信息包括彩色信息和深度信息；
5、通过边缘计算设备实时将相应三维相机采集到的彩色深度信息进行空间对齐处理和时间同步处理；并将进行空间对齐处理和时间同步处理后的彩色深度信息进行编码后，实时发送给服务器节点；
6、服务器节点用于：
7、接收到各边缘计算节点发送的彩色深度信息后实时进行解码，解码后基于解码后的彩色深度信息生成点云数据；所述点云数据能够被服务器节点或终端节点进行渲染得到对应的三维模型。
8、另一方面，本专利技术提供了一种分布式实时三维空间重构方法，应用于上述的系统，所述方法包括：
9、每个边缘计算节点通过三维相机采集彩色深度信息；彩色深度信息包括彩色信息和深度信息；
10、每个边缘计算节点通过边缘计算设备实时将相应三维相机采集到的彩色深度信息进行空间对齐处理和时间同步处理，并将进行空间对齐处理和时间同步处理后的彩色深度信息进行编码后，实时发送给服务器节点；
11、服务器节点接收到各边缘计算节点发送的彩色深度信息后实时进行解码，并基于解码后的彩色深度信息生成点云数据；所述点云数据能够被服务器节点或终端节点进行渲染得到对应的三维模型。
12、本专利技术的有益效果：
13、1.大范围三维场景实时的采集和重构，侧重于实时性和大范围，是与传统三维重建方法的主要区别。
14、2.在网络上实时高帧率串流传输编码压缩后的三维数据，包含空间位置数据和彩色图像数据，传统方法只传输彩色数据，或仅按帧传输单次采集的空间位置数据。
15、3.相机安装位置灵活，可根据需求将相机安装在需要采集数据的区域，标定方法支持设备的快速部署。
16、4.离散相机采集的数据实时组合，经过时间同步和三维空间拼接形成一整块大范围实时变化的三维场景数据，而传统相机采集的二维图像各自独立，不存在三维空间拼接。
17、5.在三维空间实时对齐和拼接处理的数据仍按照三维格式进行录制、存储、回放。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种分布式实时三维空间重构系统，其特征在于，所述系统包括服务器节点以及多个边缘计算节点，每个边缘计算节点均包括三维相机和边缘计算设备；其中，
2.根据权利要求1所述的分布式实时三维空间重构系统，其特征在于，所述系统还包括终端节点，所述终端节点用于：
3.根据权利要求1所述的分布式实时三维空间重构系统，其特征在于，所述服务器节点还用于：
4.一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任意一项所述的系统，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，允许各三维相机之间不具有重叠视野，所述方法还包括：
6.根据权利要求4所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，所述通过三维相机采集彩色深度信息，具体包括：
7.根据权利要求6所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，所述服务器节点基于时间戳重新排列各彩色深度信息到同一时间基准，具体包括：
8.根据权利要求7所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，所述基于解码后的彩
9.根据权利要求8所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，将各三维相机在同一时间节点或近似的时间节点采集到的彩色深度信息对应的点云数据作为属于同一帧的点云数据，所述方法还包括控制各相机处理线程将属于同一帧的点云数据提交到主线程的流程：
10.根据权利要求4所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，所述方法还包括：
11.根据权利要求4所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，所述方法还包括回放所录制的三维重构数据，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种分布式实时三维空间重构系统，其特征在于，所述系统包括服务器节点以及多个边缘计算节点，每个边缘计算节点均包括三维相机和边缘计算设备；其中，
2.根据权利要求1所述的分布式实时三维空间重构系统，其特征在于，所述系统还包括终端节点，所述终端节点用于：
3.根据权利要求1所述的分布式实时三维空间重构系统，其特征在于，所述服务器节点还用于：
4.一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任意一项所述的系统，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，允许各三维相机之间不具有重叠视野，所述方法还包括：
6.根据权利要求4所述的一种分布式实时三维空间重构方法，其特征在于，所述通过三维相机采集彩色深度信息，具体包括：
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：白慧东，高磊，张利，
申请(专利权)人：及拓科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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