[发明专利]一种三维环境信息采集与重构系统及方法

权利要求书

1.一种三维环境信息采集与重构系统，其特征在于包括二维激光测距仪（1）、全景相机（2）、旋转平台（3）、机载处理器（4）、电源（ 5）、底座（6）、导线滑轨（7）、信号采集器（8）、电机（9）、减速齿轮组（10）、全景相机支撑架（11）、连杆（12）；

底座（6）上设有连杆（12）、机载处理器（4）、电源（ 5），在连杆（12）上从下到上顺次套有减速齿轮组（10）、导线滑轨（7）、旋转平台（3），连杆（12）顶部从下到上顺次设有全景相机支撑架（11）、全景相机（2），旋转平台（3）下表面固定有信号采集器（8），旋转平台（3）上表面固定有一台或多台二维激光测距仪（1），二维激光测距仪（1）位于全景相机支撑架（11）的下方，电机（9）设在减速齿轮组（10）上。

2.根据权利要求1所述的一种三维环境信息采集与重构系统，其特征在于所述的机载处理器（4）的内部硬件模块连接关系为：

与中央处理器连接的PCI总线上挂载了内存、网络控制器、CAN控制器、串口、视频采集器,网络控制器提供无线网络接口和RJ45有线网口,CAN控制器通过CAN总线挂载电机驱动器,串口通过232总线挂载码盘信号采集器。

3.一种使用如权利要求1所述三维环境信息采集与重构系统的三维环境信息采集与重构方法，其特征在于它的步骤如下：

1）设备时钟同步：将一台或多台二维激光测距仪（1）、全景相机（2）、转动平台（3）的时钟同步到机载处理器（4）时钟下，并进行在线实时修正，以使不同设备在不同时刻采集的数据能够正确对应；

2）激光测距仪-相机相对位姿标定：标定一台或多台二维激光测距仪（1）、旋转平台（3）、全景相机（2）之间的相对位姿，并在线实时修正，以使二维激光测距仪（1）采集的数据和全景相机（2）采集的图像能进行正确的空间位置对应；

3）单帧点云增强：对二维激光测距仪（1）采集得到的点云进行重采样以去除噪声并使点分布更为均匀，进行表面网格模型构建，并映射图像纹理，得到具有彩色纹理的表面网格模型；

4）多帧数据拼接：将不同位置采集到的表面网格模型进行拼接，从各帧所在的局部坐标系转换到统一的全局坐标系下，以恢复多帧数据之间的相对位姿关系；

5）多帧表面融合：将已经统一到全局坐标系下的不同位置采集到的表面网格模型进行表面融合，以克服由噪声引起的且多帧数据拼接后仍存在的模型重叠部分的几何形状不吻合，得到几何上和数据结构上都连续一致的带彩色纹理的整幅环境表面网格模型。

4.根据权利要求3所述一种三维环境信息采集与重构方法，其特征在于，所述的步骤1）为：二维激光测距仪（1）的数据通过激光数据读取模块读入，全景相机（2）的图像通过图像读取模块读入，旋转平台（3）通过的码盘数据码盘数据读取模块读入，时钟同步模块通过系统发送的数据请求时间戳及对应的数据接收时间戳，利用基于数据包时间戳的网络设备在线时钟同步方法,将各个数据包的时间戳对应到系统时钟下，实现多个设备数据的时钟同步,这些时间戳更新后的数据通过数据总线依次储存在共享内存中，时钟同步模块同时通过消息总线发布时钟同步完成信号及最新同步数据的地址。