[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?zhí)枺?/td>: 201810020774.9
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108230242B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊嚴(yán);顧宇峰;閆飛;何國建
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: 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

一種從全景激光點(diǎn)云到視頻流的轉(zhuǎn)換方法屬于激光點(diǎn)云成像技術(shù)領(lǐng)域，將激光點(diǎn)云轉(zhuǎn)換成視頻流，實(shí)現(xiàn)360度室外場景的可視化，具體為：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，將視角坐標(biāo)系下的激光點(diǎn)云投影到像素坐標(biāo)系，得到激光測距點(diǎn)與圖像像素間的對應(yīng)關(guān)系，并提取激光點(diǎn)云在三個特征通道的特征，將來自多個通道的特征融合后得到一幅紋理清晰灰度圖像；完成所有視角方向下的圖像生成后，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，得到視頻流。本發(fā)明在成像手段上選取多個視角，能夠?qū)鼍巴暾€原，并保證場景景物層次關(guān)系的不變性；增強(qiáng)成像的視覺效果；可用在移動機(jī)器人場景理解等人工智能領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光點(diǎn)云成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種從全景激光點(diǎn)云到視頻流的轉(zhuǎn)換方法，通過將激光點(diǎn)云轉(zhuǎn)換成視頻流，實(shí)現(xiàn)360度室外場景的可視化。

背景技術(shù)

視覺圖像是環(huán)境感知的重要手段之一，數(shù)據(jù)獲取便捷，處理手段完善。由于視覺傳感器具有被動感光特性，容易受到環(huán)境亮度變化的影響，在不同的亮度條件下，成像的質(zhì)量具有顯著差異。

相比較，激光傳感器具有主動感光特性，不但能夠克服亮度變化對數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響，還能提供精準(zhǔn)的三維空間測量信息，能為三維環(huán)境的感知與建模提供一種有效方式。將三維激光點(diǎn)云轉(zhuǎn)為二維圖像，便于利用成熟的圖像處理領(lǐng)域算法進(jìn)行特征提取與場景理解。傳統(tǒng)激光點(diǎn)云生成的圖像主要有深度圖、鳥瞰圖、方位角圖。

深度圖通過把激光測距點(diǎn)的深度信息映射為灰度值，進(jìn)而形成灰度圖像，具體算法見參考文獻(xiàn)(Fruh C,Zakhor A.Data processing algorithms for generatingtextured 3D building facade meshes from laser scans an camera images[C]//International Symposium on 3d Data Processing Visualization and Transmission,2002.Proceedings.IEEE,2002:834-847.)。因?yàn)樯疃葓D原理簡單、計(jì)算成本低，因此被廣泛使用。但在景物的邊緣描述上不理想，尤其當(dāng)場景較大時，生成的圖像會弱化景物的細(xì)節(jié)與邊界，影響后續(xù)場景理解的效果。

鳥瞰圖是對場景中的物體在進(jìn)行水平方向上的投影，它反映了物體在水平面上的相對位置關(guān)系。激光測距點(diǎn)在鳥瞰圖中的位置由激光測距點(diǎn)的水平坐標(biāo)確定，激光測距點(diǎn)在鳥瞰圖中的顏色值由強(qiáng)度、密度與高度特征確定，具體見文獻(xiàn)(Guan H,Li J,Yu Y,etal.Using Mobile LiDAR Data for Rapidly Updating Road Markings[J].IEEETransactions on Intelligent Transportation Systems,2015,16(5):2457-2466.)。激光生成的鳥瞰圖常與圖像生成的鳥瞰圖進(jìn)行融合，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行地面物體的分割與分類。但由于鳥瞰圖視角方向始終保持垂直向下，不能展現(xiàn)出景物在垂直方向上的特征，無法展現(xiàn)出場景的全貌。

方位角圖通過比較激光測距點(diǎn)和該激光測距點(diǎn)在特定方向上相鄰點(diǎn)的相對關(guān)位置關(guān)系，并映射成灰度值進(jìn)行成像。方位角定義為視點(diǎn)到當(dāng)前激光測距點(diǎn)的向量與當(dāng)前激光測距點(diǎn)到其相鄰點(diǎn)向量的夾角，具體可參考文獻(xiàn)(Scaramuzza D,Harati A,SiegwartR.Extrinsic self calibration of a camera and a 3d laser range finder fromnatural scenes[C]//Intelligent Robots and Systems,2007.IROS 2007.IEEE/RSJInternational Conference on.IEEE,2007:4164-4169)。它的優(yōu)點(diǎn)是可以清晰的反映相鄰激光測距點(diǎn)間的位置關(guān)系。但這種成像方法要求三維點(diǎn)云以二維掃描序列的方式存儲，而很多應(yīng)用中激光測距系統(tǒng)所獲得的三維點(diǎn)云是無序排列的，從而限制了該方法的通用性。