[發明專利]一種實時恢復車輛三維真實模型的系統及方法

有效

• 申請號: 201410273197.6
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104021588B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 王文斐;李滇博;顏志國;劉云淮;吳軼軒;梅林
• 申請（專利權）人: 公安部第三研究所
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司31224
• 代理人: 劉常寶

技術領域

本發明屬于計算機視覺，計算機圖形學方面和自動化等技術領域，具體涉及一種車輛三維建模的方法以及該方法中使用到的裝置。

背景技術

現實世界中的任何物體都是三維的，在計算機中對車輛進行三維模型恢復具有現實意義。在智能交通領域，三維電子地圖已經越來越多的出現在人們的視野中，那么三維車輛的模型也可以在地圖中以其獨特的風格更真實的展示給人們，其次，現在的交通事故頻發，利用三維車輛的模型能夠將交通事故的發生過程更真實的展示給人們，便于事故的調查取證。

傳統的車輛三維建模主要是手工提取車輛的特征點，然后建立車輛的骨架模型；或者是通過建立車輛的通用模型，然后通過計算實際車量的參數加權通用模型，從而得到車輛的真實三維模型。這些方法都是簡單的建立了車輛的骨架模型，精度不高、實時性不強且缺失真實的車輛紋理信息。

發明內容

針對現有車輛三維建模技術存在精度不高、實時性不強且缺失真實的車輛紋理信息的問題，本發明的目的在于提供一種能夠在車輛行駛過程中恢復其三維模型的方案，并具有非常好的具有實時性和逼真性。

為了達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

方案之一，一種實時恢復車輛三維真實模型的系統，該系統包括：

車輛信息采集裝置，所述車輛信息采集裝置標定采集到的數據，建立高度-圖像坐標的映射關系，并實時采集通過車輛的高度以及車輛視頻信息；

圖像信息配準模塊，所述圖像信息配準模塊對車輛信息采集裝置采集的平面圖像進行配準，將不同時刻掃描到的點配準到一幅圖像；

車輛三維點云生成模塊，所述車輛三維點云生成模塊根據圖像信息配準模塊的配準結果采樣得到車輛的三維點云；

車輛紋理映射模塊，所述車輛紋理映射模塊根據車輛三維點云生成模塊確定的三維點云與紋理之間的映射關系，進行紋理貼圖，完成三維建模；

三維車輛模型顯示模塊，所述三維車輛模型顯示模塊顯示車輛三維模型。

該系統的優選方案中，所述車輛信息采集裝置包括采集的車輛高度數據的一維激光距離傳感器和采集的車輛頂部平面圖像的攝像頭以及龍門架，所述龍門架容車輛通過，所述一維激光距離傳感器和攝像頭兩者平行于地面水平安置在龍門架上，且垂直于龍門架。

進一步的，所述車輛信息采集裝置中還包括用于標定激光器采集的車輛高度數據和攝像頭采集的平面圖像坐標的立體標定板，所述立體標定板的側面為45度三角形，斜面為矩形，由正方形的棋盤格填充，棋盤格的邊長一定。

方案之一，一種實時恢復車輛三維真實模型的方法，所述方法包括如下步驟：

(1)由經過標定的車輛信息采集裝置獲取通過車輛的高度數據以及同時間段的車輛視頻信息；

(2)對采集到的車輛圖像之間進行配準，將不同時刻掃描到的點配準到一幅圖像；

(3)根據圖像信息配準的結果采樣得到車輛的三維點云；

(4)根據車輛三維點云生成模塊確定的三維點云與紋理之間的映射關系，進行紋理貼圖，完成三維建模并進行顯示。

該方法的優選方案中，所述車輛信息采集裝置的標定過程如下：

首先，利用立體標定板確定車輛信息采集裝置中激光距離傳感器掃描到的高度數據所對應的位置，以及確定該位置在車輛信息采集裝置中攝像頭捕捉到的圖像中的坐標；

接著，通過攝像機的投影關系矩陣，建立高度和坐標之間的關系矩陣方程，完成對激光距離傳感器和攝像頭采集的數據之間進行標定，建立一個建立高度-圖像坐標的映射關系。

進一步，所述步驟(2)中進行圖像配準的過程如下：

(21)進行采集信息的時鐘同步；

(22)確定參考圖像，并通過SIFT特征提取和RANSAC濾波，得到待配準圖像和參考圖像之間的特征點對；

(23)通過這組點對建立RBF插值方程；

(24)通過該方程將激光掃描點在待配準圖像中保存的對應位置投影到參考圖像中的相對位置。

進一步的，所述步驟(3)中采樣得到車輛的三維點云過程如下：

(31)將配準過激光掃描點的參考圖像，通過張氏平面圖像標定，將二維圖像和世界坐標系之間建立對應關系；

(32)將配準好的參考圖像中的激光掃描點對應到世界坐標系下，將參考圖像按照實際的長寬比，進行坐標變換，采樣出車輛的三維點云。

進一步的，所述步驟(4)中進行紋理映射的過程如下：

(41)對車輛的三維點云進行快速三角化；

(42)根據三維點云與紋理之間的映射關系，直接進行的紋理貼圖并進行顯示。