[發明專利]一種基于復眼相機的具有時空一致性的動態三維數字場景構建方法

在審

• 申請號: 201910792361.7
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110675484A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 王漢熙;黃鑫;蔣靳;鄭曉鈞;胡佳文
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 42208 武漢天力專利事務所
• 代理人: 吳曉穎

1.一種基于復眼相機的具有時空一致性的動態三維數字場景構建方法，其特征是該方法使用多個復眼相機對地覆蓋拍攝，使用多旋翼無人機搭載復眼相機，每個復眼相機的觀測區域為一個正六邊形的采集網格，在目標區域上方采用多架多旋翼無人機以懸停的方式同時采集數據，使用最少的復眼相機覆蓋目標區域；該方法包括：

（1）任務分配模塊根據既定的目標區域按照重疊覆蓋模型計算每個復眼相機在目標區域采集網格規劃中的占位節點，確定拍攝位置、姿態和參數，并將這些數據傳輸給復眼相機；

（2）定位模塊使用GPS定位，將GPS定位器安裝在各復眼相機中，用于接收GPS定位信號，確定各復眼相機及拍攝區域的位置坐標；

（3）數據校準模塊每隔一段時間向復眼相機發送時間校準命令、位姿校準命令和占位校準命令，進行時鐘校準、位姿校準和占位校準，保證所采集到的數據具有時空一致性；

（4）數據采集模塊從空中拍攝圖片，包括復眼相機、云臺和無人機，數據采集模塊還使用無人車、無人船從地面拍攝，進而獲取目標區域的側面紋理信息和三維結構信息；

（5）數據處理模塊接收參與拍攝的各復眼相機拍攝到的圖片，再基于傾斜攝影測量技術構建目標區域的真實三維模型。

2.根據權利要求1所述的基于復眼相機的具有時空一致性的動態三維數字場景構建方法，其特征是：步驟（4）中所述的復眼相機可懸掛于無人機下方，獲取無人機下方的視野，一次拍攝可采集地面大視場的場景數據，在復眼相機殼體結構周向安裝有一定傾斜角度的6個子眼，6個子眼呈正六邊形對稱安裝，在復眼相機殼體結構底部安裝1個垂直拍攝的子眼，組成集群下視視野，對于單個子眼來說，鏡頭的進光孔為圓形，真實成像區域也是圓形，但感光元件為矩形，得到的圖像為圓形的內接矩形；復眼相機周圍六個子眼相對于地面傾斜，其視野是等腰梯形，對于傾斜投影來說，各子眼拍攝的圖片要求重疊度大于60%。

3.根據權利要求1所述的基于復眼相機的具有時空一致性的動態三維數字場景構建方法，其特征是：步驟（4）中所述的云臺是一種固定復眼相機的吊掛裝置，用于保持復眼相機穩定、微調復眼相機位置，使復眼相機底部始終正對地面，同時可以減輕振動對復眼相機拍攝的影響，云臺安裝在無人機下方，復眼相機通過云臺與無人機連接。

4.根據權利要求1所述的基于復眼相機的具有時空一致性的動態三維數字場景構建方法，其特征是：步驟（5）所述的“基于傾斜攝影測量技術構建目標區域的真實三維模型”的具體流程為：

步驟S1，對復眼相機拍攝到的原始圖像進行勻光、勻色、幾何糾正預處理，排除數據先天缺陷，確保建模所需的資料和數據的完整性；

步驟S2，對多視影像進行空中三角測量計算，其中包括相對定向、控制點量測、絕對定向、區域網平差步驟，獲得高精度影像外方位元素和經過畸變改正后的影像，為后面的模型創建和紋理提取做準備；

步驟S3，采用多視影像密集匹配技術，獲得地表建筑物高密度三維點云，構建三角網模型，同時生成帶白膜的三維模型；

步驟S4，將帶有精確坐標信息的紋理影像與三維TIN模型進行配準，從而實現紋理自動映射，最終生成城市實景三維模型。