[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

说明书

本发明公开了一种多传感器集成室内外移动测绘装置及自动三维建模方法，所述移动测绘装置包括多种传感器和移动测绘硬件平台装置；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。与传统方法相比，本发明在数据采集和三维建模数据处理阶段的自动化程度均有显著提高。

技术领域

本发明属于测绘技术领域，涉及利用卫星定位、惯性导航与环境感知传感器集成的一体化室内外定位、移动测绘和三维模型重建，具体涉及一种多传感器集成室内外移动测绘装置及自动三维建模方法。

背景技术

随着激光雷达扫描仪、相机、深度相机等设备的小型化和普及，越来越多的人都携带这种数据采集设备，影像数据和点云数据越来越广泛。设备之间标定技术的成熟，包括如IMU与相机位置之间的标定、IMU与LiDAR位置之间的标定、LiDAR与LiDAR位置之间的标定、LiDAR与相机位置之间的标定，能有效集成与融合多种数据，实现大规模场景的快速测绘。Structure From Motion(SFM)算法与simultaneous localization and mapping(SLAM)算法的发展，视觉定位变得快速有效。立体匹配和三维重建的算法的发展，越来越多的应用到大规模场景的重建中。

现有技术中存在的技术问题是：当前的定位装置、激光扫描、测图以及其他专门的环境感知设备都是相对独立的，当前的室内外空间三维建模方法是非常耗时的，不论是重建模型还是纹理映射都需要大量的人工操作。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多传感器室内外移动测绘装置及自动三维建模方法，将多种定位和环境传感器集成于一个统一的平台，形成一个室内外定位与移动测绘的硬件装置，利用该装置采集数据，自动化进行三维模型重建。

为此，本发明采用了以下技术方案：

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；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。

作为一种优选，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。