[發明專利]一種動態三維地理場景實時采集的虛擬復眼系統的工作方法

有效

• 申請號: 201911304441.X
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111192362B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 王漢熙;蔣靳;鄭曉鈞;胡佳文;江南;黃鑫
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T7/80;G06T7/70;G01C11/00;G01C11/36
• 代理公司: 武漢天力專利事務所 42208
• 代理人: 吳曉穎

本發明涉及三維數字場景構建領域，提供一種動態三維地理場景實時采集的虛擬復眼系統的工作方法。本發明中的虛擬復眼系統包括覆蓋地形地貌的地理空間三維采集網格、由多具復眼相機協同組成的動態虛擬復眼數據采集模塊、單具復眼定位模塊、任務分配與調度模塊。本發明數據采集具有時空一致性，保證重構的是同一時間斷面的三維場景，可以實現動態三維場景采集；本發明提出地理場景最佳拍攝點選取方法，以網格化的建模方法求出復眼相機拍攝點，事先規劃復眼相機占位，減少數據冗余；本發明提出一種動態三維地理場景科學化拍攝采集方案，保證三維地理場景按幀率要求刷新。

技術領域

本發明涉及三維數字場景構建領域，具體的說是一種動態三維地理場景實時采集的虛擬復眼系統的工作方法。

背景技術

對于地理信息采集，目前有3條技術路徑，一是通過衛星航拍照片或遙感采集數據，二是通過偵察機航拍采集照片，三是通過無人機航拍采集照片。

無論是采用衛星照片、遙感數據，或是航拍照片構建地理信息場景，其產品的主要形式有二，一是具有單一拍攝視點、單一拍攝視角和單一拍攝視線的時空一致性靜態二維場景；二是具有虛擬視點、虛擬視角和虛擬視線的非時空一致性靜態三維場景。

面向智慧時代的地理信息服務，其基礎是具有實時任意視點、任意視角和任意視線的時空一致性實時動態三維場景；在這種場景范圍和時空內，觀察者可以按照其主觀意愿，實現任意方位、任意角度和任意距離的沉浸交互。

通過實踐發現，現有的采集方案存在以下問題：

1.采集的數據不具有時空一致性，所構建的三維場景缺乏基于時空一致性的動態可信性。時空一致性拍攝是指原始數據是在統一時鐘下的同一時刻拍攝，影像獲取的時間與影像中各個物體在那一時刻的空間位置和姿態是一致的。單個相機連續拍攝時不具有時空一致性，不同空間位置的影像是在不同時間節點拍攝的，兩次拍攝的影像之間存在時間間隔，根據場景的大小整個拍攝過程需要幾十分鐘至幾個月不等，最后得到的是不同時間斷面影像拼接的三維場景，很多動態事物不會被拍攝到或多次被拍攝到，從而得到與實際場景不符的三維虛擬場景。

2.對相機的拍攝點沒有合理規劃，相機拍攝的過程主要依靠人為的飛行控制，或者通過飛行控制軟件按照飛行面積進行簡單的飛行路線規劃，導致數據大量冗余或部分數據缺失；

3.采集作業中采集者的主觀性較強，難以建立科學化、規范化、標準化和定量化采集方案，難以保持采集品質的穩定，難以提高后期制作效率。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術中的不足之處，提供一種動態三維地理場景實時采集的虛擬復眼系統的工作方法，實現時空一致的實時拍攝、實時制作，得到更加精確真實的具有時空一致性的大面積地理空間實時動態三維場景。

本發明的目的是通過如下技術措施來實現的。

一種動態三維地理場景實時采集的虛擬復眼系統，包括覆蓋地形地貌的地理空間三維采集網格，由多具復眼相機協同組成的動態虛擬復眼數據采集模塊，單具復眼定位模塊，任務分配與調度模塊。

所述地理空間三維采集網格是按照設計精度劃分待采集地理區域的網格體系，將不規則的地理區域離散化為格點組成的離散點集，離散點集組成復眼單體可能的拍攝點，在采集網格內合理規劃選取復眼拍攝點，采集網格是虛擬復眼系統規劃的基礎。

所述數據采集模塊，用于采集特定位置和特定角度的照片或影像視頻，并將采集到的圖片或影像視頻數據通過無線網絡方式實時傳回，用于重構地理空間三維場景模型。

數據采集模塊由面向地理場景的所有復眼相機協同構建；按照既定的地理空間三維采集網格規劃，以網格節點為定位，布局復眼相機。