【技术实现步骤摘要】
本公开涉及三维重建技术、点云处理技术，尤其是一种点云着色处理方法和激光扫描设备。
技术介绍
1、目前，在激光即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping，slam)扫描设备中，通常搭载有惯性测量单元(inertial measurement unit，imu)和激光雷达，可以针对扫描场景实时生成slam位姿和点云。用户可以通过手机等终端设备连接激光扫描设备，在终端设备上实时查看激光扫描设备采集到的点云。为了达到更好的点云预览效果，激光扫描设备通常需要对点云进行着色，得到彩色点云供用户查看。
2、为了实现对点云着色的功能，激光扫描设备的机身上通常需要安装一个或多个彩色相机，根据彩色相机拍摄到的内容对点云进行着色。然而，由于相机和激光雷达分别基于自身的内部时钟进行图像采集和场景扫描，使得图像的采集时刻与点云的生成时刻之间存在时差，从而容易导致点云着色产生错误，着色效果较差。
技术实现思路
1、本公开实施例提供一种点云着色处理方法和激光扫描设备，能够提高点云着色的准确度和着色效率。
2、本公开实施例的一个方面，提供一种点云着色处理方法，应用于激光扫描设备，所述激光扫描设备中搭载有激光雷达和相机，所述激光雷达用于针对目标场景生成点云，所述相机用于针对所述目标场景进行图像采集，所述激光雷达与所述相机之间的时钟同步；所述方法包括：
3、分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像对应的采集时刻，获取所述激光
4、基于所述第一位姿数据和所述相机相对于所述激光雷达的第一外参，获取所述相机在所述采集时刻的第二位姿数据，所述第二位姿数据用于表征所述相机在所述世界坐标系中的位置和姿态，所述第一外参用于表征所述相机在所述世界坐标系中相对于所述激光雷达的相对位置和相对姿态；
5、基于所述第二位姿数据以及所述点云中至少一个点在所述世界坐标系中的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述图像对应的图像平面坐标系中的第二坐标；
6、基于所述图像中所述第二坐标处的颜色值，对所述至少一个点进行着色处理。
7、可选的，所述激光扫描设备中还搭载有独立时钟，所述分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像的采集时刻，获取所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据之前，所述方法包括：
8、通过所述相机采集进行图像采集生成图像数据流，并通过所述激光雷达进行激光扫描生成点云数据流；
9、基于预设时钟同步方法，利用所述独立时钟分别为所述激光雷达的内部时钟和所述相机的内部时钟进行时钟同步，得到图像数据流中每帧图像的采集时刻和点云数据流中每帧点云的生成时刻。
10、可选的，所述分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像的采集时刻，获取所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据，包括：
11、针对所述图像数据流中的每一帧图像，对比所述图像的采集时刻与第一位姿列表中每个第一位姿数据的时间戳；
12、响应于存在与所述采集时刻相同的目标时间戳，将所述目标时间戳对应的第一位姿数据确定为所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据；
13、响应于不存在所述目标时间戳，基于与所述采集时刻邻近的至少两组时间戳对应的第一位姿数据进行插值计算，得到所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据。
14、可选的，所述基于所述第二位姿数据以及所述点云中至少一个点在所述世界坐标系中的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述图像对应的图像平面坐标系中的第二坐标，包括：
15、基于所述第二位姿数据和所述第一坐标，对所述至少一个点进行第一坐标转换，得到所述至少一个点在所述相机对应的相机坐标系中的第三坐标；
16、基于所述第三坐标以及所述相机的相机内参，对所述至少一个点进行第二坐标转换，得到所述第二坐标，所述相机内参用于表征所述相机坐标系与所述图像平面坐标系的映射关系。
17、可选的，所述基于所述相机位姿数据和所述第一坐标，对所述至少一个点进行第一坐标转换，得到所述至少一个点在所述相机对应的相机坐标系中的第三坐标，包括：
18、利用所述激光雷达相对于所述相机的第二外参、所述相机在所述生成时刻的第二位姿数据、所述相机在所述采集时刻的第二位姿数据对所述第一坐标进行矩阵乘法运算，得到所述生成时刻生成的所述至少一个点在所述采集时刻的相机坐标系中的所述第三坐标，所述第二外参用于表征所述激光雷达在所述世界坐标系中相对于所述相机的相对位置和相对姿态。
19、可选的，所述基于所述第三坐标以及所述相机的相机内参，对所述至少一个点进行第二坐标转换，得到所述第二坐标，包括：
20、利用所述相机内参对应的参数矩阵对所述至少一个点的所述第三坐标进行矩阵运算，得到所述第二坐标，所述相机内参对应的参数矩阵中的元素包括所述图像平面坐标系的坐标轴方向上的焦距长度以及所述图像平面坐标系的原点相对于所述相机坐标系的原点的偏移量。
21、可选的，所述基于所述第一位姿数据和所述相机相对于所述激光雷达的第一外参，获取所述相机在所述采集时刻的第二位姿数据，包括：
22、基于所述第一位姿数据和所述第一外参进行矩阵乘法运算，得到所述第二位姿数据；
23、其中，所述第一位姿数据对应的参数矩阵由用于表示所述世界坐标系中所述激光雷达的位置的平移矩阵和表示方位的旋转矩阵组成，所述第一外参对应的参数矩阵由用于表示所述世界坐标系中所述相机相对于所述激光雷达的相对位置的平移矩阵和表示相对方位的旋转矩阵组成。
24、可选的，所述基于所述第二位姿数据以及所述点云中至少一个点在所述世界坐标系中的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述图像对应的图像平面坐标系中的第二坐标，包括：
25、基于所述相机在至少两帧目标图像对应的采集时刻下的第二位姿数据，以及所述至少一个点的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述至少两帧目标图像的图像平面坐标系中的第二坐标，所述目标图像为采集时刻早于或等于所述至少一个点的生成时刻的图像；
26、所述基于所述图像中所述第二坐标处的颜色值，对所述至少一个点进行着色处理，包括：
27、基于所述至少一个点在所述至少两帧目标图像中的第二坐标处的颜色值，对所述至少一个点进行着色处理。
28、可选的，所述基于所述至少一个点在所述至少两帧目标图像中的第二坐标处的颜色值，对所述至少一个点进行着色处理，包括：
29、将所述至少一个点在所述至少两帧目标图像中第二坐标处颜色值的均值作为所述至少一个点的实际颜色值，对所述至少一个点进行着色处理；
30、或，...
【技术保护点】
1.一种点云着色处理方法，其特征在于，应用于激光扫描设备，所述激光扫描设备中搭载有激光雷达和相机，所述激光雷达用于针对目标场景生成点云，所述相机用于针对所述目标场景进行图像采集，所述激光雷达与所述相机之间的时钟同步；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光扫描设备中还搭载有独立时钟，所述分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像的采集时刻，获取所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据之前，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像的采集时刻，获取所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据，包括：
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二位姿数据以及所述点云中至少一个点在所述世界坐标系中的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述图像对应的图像平面坐标系中的第二坐标，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述相机位姿数据和所述第一坐标，对所述至少一个点进行第一坐标转换，得到所
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第三坐标以及所述相机的相机内参，对所述至少一个点进行第二坐标转换，得到所述第二坐标，包括：
7.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一位姿数据和所述相机相对于所述激光雷达的第一外参，获取所述相机在所述采集时刻的第二位姿数据，包括：
8.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二位姿数据以及所述点云中至少一个点在所述世界坐标系中的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述图像对应的图像平面坐标系中的第二坐标，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少一个点在所述至少两帧目标图像中的第二坐标处的颜色值，对所述至少一个点进行着色处理，包括：
10.一种激光扫描设备，其特征在于，包括：惯性测量单元、激光雷达、相机和点云着色处理装置；所述激光雷达用于针对目标场景生成点云，所述相机用于针对所述目标场景进行图像采集，所述激光雷达与所述相机之间的时钟同步；
...【技术特征摘要】
1.一种点云着色处理方法，其特征在于，应用于激光扫描设备，所述激光扫描设备中搭载有激光雷达和相机，所述激光雷达用于针对目标场景生成点云，所述相机用于针对所述目标场景进行图像采集，所述激光雷达与所述相机之间的时钟同步；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光扫描设备中还搭载有独立时钟，所述分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像的采集时刻，获取所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据之前，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别针对所述相机采集的每一帧图像，基于所述图像的采集时刻，获取所述激光雷达在所述采集时刻的第一位姿数据，包括：
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二位姿数据以及所述点云中至少一个点在所述世界坐标系中的第一坐标，对所述至少一个点进行坐标转换，得到所述至少一个点在所述图像对应的图像平面坐标系中的第二坐标，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述相机位姿数据和所述第一坐标，对所述至少一个点进行第一坐标转换，得到所述至少一个...
【专利技术属性】
技术研发人员：程显昱，
申请(专利权)人：如你所视北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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