[发明专利]多传感器集成室内外移动测绘装置及自动三维建模方法

权利要求书

1.一种多传感器集成室内外移动测绘装置，包括多种传感器和移动测绘硬件平台装置，其特征在于：所述多种传感器集成在所述移动测绘硬件平台装置上，所述移动测绘硬件平台装置能够自由移动，用于进行室内外导航定位和三维空间环境移动测绘；这些传感器的相对位置和姿态以及移动测绘硬件平台装置的绝对位置能够自主确定，不同传感器的数据能够进行融合处理；利用传感器的相对位置和姿态信息以及移动测绘硬件平台装置的绝对位置确定所有传感器及其数据在三维空间的几何信息，实现三维空间模型的自动重建。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置，其特征在于：所述多种传感器包括GNSS接收机、惯性测量单元IMU、激光雷达扫描仪LiDAR、光学相机、RGB-D深度相机、视频摄像机、热成像相机、高光谱相机、多光谱相机；所述移动测绘装置包括上述一种或多种传感器的组合。

3.根据权利要求2所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置，其特征在于：所述移动测绘硬件平台位置的确定与空间构图任务同步进行，同时确定移动测绘硬件平台位置和三维空间环境构图；在进行移动测绘时，不需要外部定位源确定本平台的位置，也不需要外部定义坐标系或地图参考系用于描述定位位置。

4.根据权利要求3所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置，其特征在于：所述多种传感器的相对位置和姿态可以精确确定；利用移动测绘硬件平台位置和传感器间的相对位置和姿态，多种传感器的数据在空间位置上能够精确融合。

5.根据权利要求4所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置，其特征在于：利用集成的一种或多种传感器可以精确确定该装置移动测绘硬件平台的空间绝对位置，进而确定各传感器的空间绝对位置和姿态，各传感器的数据具有精确的空间参考位置。

6.根据权利要求5所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置，其特征在于：所述传感器的组合包括如下组合：GNSS接收机；GNSS接收机、惯性测量单元IMU；GNSS接收机、惯性测量单元IMU、激光雷达扫描仪LiDAR；GNSS接收机、惯性测量单元IMU、光学相机；惯性测量单元IMU、激光雷达扫描仪LiDAR；惯性测量单元IMU、光学相机；惯性测量单元IMU、RGB-D深度相机；惯性测量单元IMU、视频摄像机。

7.根据权利要求6所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置，其特征在于：所述GNSS接收机能够接收处理以下一种或多种卫星导航定位系统的信号确定接收机的空间位置，包括：美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯导航卫星系统(GLONASS)、欧洲联盟伽利略导航卫星系统(Galileo)、中国北斗导航卫星系统(Beidou)、日本准天顶星导航卫星系统(QZSS)、印度区域导航卫星系统(IRNSS)。

8.一种根据权利要求1至7任一项所述的多传感器集成室内外移动测绘装置的自动三维建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、根据需要采集的三维空间和环境特征信息等数据内容确定需要集成的传感器种类和数量，将多种传感器集成于移动测绘硬件平台装置；

步骤2、标定多种传感器之间以及传感器与移动测绘硬件平台装置的相对位置和姿态信息；

步骤3、移动测绘硬件平台装置在室内外空间进行移动测绘操作，自动化移动采集多传感器数据；

步骤4、室内外定位数据处理，获得移动测绘硬件平台装置在移动测绘过程中任意时刻的精确位置，为移动测绘硬件平台装置提供精密参考位置；

步骤5、结合移动测绘硬件平台装置的精密参考位置和多种传感器之间以及传感器与平台装置的相对位置和姿态信息确定每个传感器及其数据的空间位置；

步骤6、将多种传感器的数据在空间上精密配准，得到融合的多源空间数据；

步骤7、利用空间数据对三维空间进行自动化建模，重构三维空间的几何属性；对自动化建模的结果进行质量控制，剔除错误或不合理的部分；

步骤8、将步骤7所建立的模型与移动测绘硬件平台装置采集的图像数据进行映射，建立模型与纹理的映射关系；

步骤9、完成空间三维模型重建的计算，输出三维模型。

9.根据权利要求8所述的一种多传感器集成室内外移动测绘装置的自动三维建模方法，其特征在于：所述模型构建和纹理映射等三维模型重构的计算过程均由计算机自动完成，不需要人工计算操作。