[发明专利]空间信息采集设备以及空间信息采集方法

说明书

本发明涉及一种空间信息采集设备，具有图像采集装置、距离方位测量装置以及与图像采集装置和距离方位测量装置通信连接的控制装置。图像采集装置构造成能围绕镜头光学节点转动并且采集图像数据。距离方位测量装置构造成能转动并且采集距离方位数据。控制装置构造用于能分别从图像采集装置和距离方位测量装置获得图像数据和距离方位数据。控制装置构造用于在图像采集装置采集图像数据期间或之后标定镜头畸变参数及球坐标映射参数并且以此为基础根据镜头光学节点与距离方位测量装置的测量中心之间的位置关系对图像数据和距离方位数据进行配准，从而获得带有距离方位信息的全景图像。本发明还涉及一种相应的空间信息采集方法。

技术领域

本发明涉及一种空间信息采集设备和一种空间信息采集方法。

背景技术

全景采集目前已有比较成熟的技术，如单镜头旋转多次拍摄，多镜头同步拍摄等。但没有能够同步拍摄全景及采集对应空间内的位置方位数据并获得精确对应位置关系的设备。

在专利文献CN103729883A中公开了一种三维环境信息采集与重构系统及方法，所述系统包括二维激光测距仪、全景相机旋转平台等。在专利文献CN105157566A中公开了一种彩色三维激光扫描仪以及三维立体彩色点云扫描方法，采用图像采集模块(在该文献中为镜头和图像传感器)和激光距离信息采集模块相结合的复合技术，用于空间或物体的外形结构和彩色纹理进行扫描，并将这些信息转换为同时包含坐标信息和彩色信息的数字化模型。然而，在这些现有技术中，由于相机的镜头节点不在其转动中心并且不与点云数据的原点重合，导致单次拍摄的图像以及拼接后的图像出现较大的位置偏差、畸变或区域间的错位，使得图像特别是在全局范围内无法与点云测量数据做到精确对应，使得图像的实际使用价值大为降低，特别是对于较短距离空间中的信息采集时，这样的偏差尤为明显。因此，用户无法直接通过对图像的操作提取出有效的空间位置相关信息，无法达到实用的可见即可得的操作。虽然现在彩色点云能够通过高密度的扫描提供接近高清照片级别的高分辨率三维场景视图，但是需要采集海量的信息点。而且在采集时间、用户浏览设备要求、软件复杂度、易用易分享性能方面都有较大的制约。这样的设备例如还可以参考专利文献CN101901501A和CN105928457A等。

目前也有空间数据信息与图像信息分开采集的解决方案，使得图像采集能够满足完美全景采集的需求，但每次都需要后期加工进行数据匹配，无法达到简单易用，自动化操作的结果，所以其实用性亦不够好，且无法产品化。

发明内容

本发明的任务在于提供一种空间信息采集设备、特别是一种便携的和/或集成的空间信息采集设备以及一种相应的空间信息采集方法，按照本发明的设备和方法能够克服现有技术的缺点，尤其是能够同时采集空间360度范围内的影像数据及距离方位数据并通过控制装置输出图像数据与距离方位数据精确配准后的最终数据。

本发明的第一方面涉及一种空间信息采集设备，该空间信息采集设备包括图像采集装置、距离方位测量装置以及控制装置，图像采集装置和距离方位测量装置能分别与控制装置通信连接。所述图像采集装置构造成能围绕其唯一的镜头光学节点在至少一个方向上转动并且采集目标空间的图像数据；所述距离方位测量装置构造成能在至少一个方向上转动并且采集目标空间的距离方位数据。所述控制装置构造用于分别从图像采集装置和距离方位测量装置获得图像数据和距离方位数据。此外，所述控制装置构造用于在图像采集装置采集图像数据期间或之后标定镜头畸变参数及球坐标映射参数并且以所标定的镜头畸变参数及球坐标映射参数为基础根据镜头光学节点与距离方位测量装置的测量中心之间的相对位置关系对图像数据和距离方位数据进行配准，从而获得带有距离方位信息的全景图像。