[發(fā)明專利]一種從全景激光點(diǎn)云到視頻流的轉(zhuǎn)換方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810020774.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108230242B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊嚴(yán);顧宇峰;閆飛;何國(guó)建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/00
• 分類號(hào): G06T3/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種從全景激光點(diǎn)云到視頻流的轉(zhuǎn)換方法，其特征在于：所述的轉(zhuǎn)換方法利用三維激光獲取的全景激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)，選取視點(diǎn)和以該視點(diǎn)為中心的一組視角方向，對(duì)于每一個(gè)視角方向：首先將全局坐標(biāo)系下的原始激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到該視角方向下的視角坐標(biāo)系，再通過(guò)針孔相機(jī)模型將視角坐標(biāo)系下的激光點(diǎn)云投影到像素坐標(biāo)系，得到激光測(cè)距點(diǎn)與圖像像素間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并提取激光點(diǎn)云在三個(gè)特征通道上的特征，將來(lái)自多個(gè)通道的特征融合后得到一幅紋理清晰的灰度圖像；所有視角方向下的圖像生成后，能夠得到一系列的灰度圖像，將得到的灰度圖像按照固定的順序和幀率播放，從而得到一段與全景場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的視頻流；具體步驟如下：

1)確定視點(diǎn)坐標(biāo)

對(duì)于三維激光點(diǎn)云的定點(diǎn)采集方式，選取激光傳感器所在的采集點(diǎn)作為視點(diǎn)；對(duì)于點(diǎn)云的移動(dòng)采集方式，在激光傳感器的采集軌跡上等間距選取視點(diǎn)；

2)過(guò)視點(diǎn)O'作m個(gè)與水平面平行的方向向量(e₁,e₂,…,e_m)，若相鄰向量夾角的弧度值滿足公式(1)，則將這組向量選為圖像序列的視角方向；

3)點(diǎn)云中每個(gè)激光測(cè)距點(diǎn)從全局坐標(biāo)系到視點(diǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系如公式(5)所示：

其中，[x′,y′,z′,1]^T、[x,y,z,1]^T分別表示激光測(cè)距點(diǎn)在視點(diǎn)坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系的坐標(biāo)，為視點(diǎn)坐標(biāo)系相對(duì)全局坐標(biāo)系在豎直方向的旋轉(zhuǎn)角，dx、dy、dz是相對(duì)全局坐標(biāo)系的平移量

4)將三維激光點(diǎn)云映射到二維像素平面是一個(gè)投影過(guò)程，其數(shù)學(xué)模型為針孔相機(jī)模型；點(diǎn)云到像素的映射關(guān)系如公式(12)所示：

其中，[x′,y′,z′]^T和[u,v,1]^T表示激光測(cè)距點(diǎn)和圖像像素點(diǎn)的坐標(biāo)，c_z和c_y為像素點(diǎn)在像素平面的平移距離，α和β為水平和豎直方向的視角大小的一半；

5)計(jì)算二維灰度圖像

選取反射強(qiáng)度、方位角、法向量這三種特征來(lái)生成灰度圖像；計(jì)算每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的激光點(diǎn)在三個(gè)特征通道的特征后，將其按照公式(15)歸一化到[0,1]，得到每個(gè)像素點(diǎn)在反射強(qiáng)度通道、方位角通道、法向量通道的度量值I_u,v、θ_u,v、w_u,v，公式(15)如下：

其中，I_min和I_max表示反射強(qiáng)度的最小和最大值，w_min和w_max表示法向量在豎直方向分量的最小和最大值；

設(shè)方位角特征通道和法向量特征通道的權(quán)值為p和q，M與N為圖像的高和寬，將特征融合后每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值g_u,v表示如下：

灰度值矩陣的方差δ²如公式(18)所示，代表圖片灰度矩陣值中所有元素的平均值；聯(lián)立公式(17)和公式(18)，解出當(dāng)δ²取得最大值時(shí)的權(quán)重和將其代回到公式(17)得到圖像中每個(gè)像素的灰度值；

6)生成視頻流

重復(fù)步驟3)～步驟5)，直到生成完所有視角方向下的灰度圖像；利用“視覺(jué)暫留”現(xiàn)象，按照固定的順序和幀率播放得到的灰度圖像序列，進(jìn)而得到一段全景視頻流。