[发明专利]基于主动全景视觉的3D环境复制系统及3D全景显示绘制方法

权利要求书

1.一种基于主动全景视觉的3D环境复制系统，包括全方位视觉传感器、移动体激光光源以及用于对全方位图像进行3D全景重构和3D全景绘制输出的微处理器，全方位视觉传感器安装在移动体激光光源的导向支撑杆上，其特征在于：

所述的移动体激光光源还包括沿导向支撑杆上下移动的体激光光源，该体激光光源具有垂直导向支撑杆的第一全方位面激光、与导向支撑杆的轴心线成θ_c角度倾斜的第二全方位面激光以及与导向支撑杆的轴心线成θ_a角度倾斜的第三全方位面激光；

所述的微处理器分为标定部分、3D重构部分和3D全景显示绘制部分；

所述的标定部分，用于确定全方位视觉传感器的标定参数，并在全方位视觉传感器所拍摄的全景图像上解析出第一全方位面激光、第二全方位面激光和第三全方位面激光对应的激光投影信息；

所述的3D重构部分，根据移动体激光光源的位置，以及所述激光投影信息的相关像素坐标值，计算移动面的点云几何信息，并将移动面的点云几何信息和各全方位面激光的颜色信息进行融合，构建全景3D模型；

所述的3D全景显示绘制部分，包括：

以人为中心的透视图显示绘制模块，根据所述的全景3D模型，以及观察者处于3D重构环境中的视角和视场范围，来绘制以人为中心的透视图。

2.如权利要求1所述的基于主动全景视觉的3D环境复制系统，其特征在于，所述的3D全景显示绘制部分，还包括：

全景透视图循环显示绘制模块，根据所述的全景3D模型，以及观察者处于3D重构环境中视角的循环改变和视场范围，来绘制以人为中心的全景透视循环显示图；

立体透视图显示绘制模块，根据所述以人为中心的的透视图，生成右视点图像、左视点图像和左右视点图像，来绘制以人为中心的立体透视图；

全景立体图循环显示绘制模块，根据所述的全景3D模型，以及观察者处于3D重构环境中视角的循环改变和视场范围，通过不断改变方位角β，生成在该方位角β下的左右立体像对，来绘制以人为中心的全景立体透视循环显示图；

和观察距离变化立体透视图显示绘制模块，根据所述的全景3D模型，以及观察者在3D重构环境中观察距离的改变和视场范围，来绘制在不断改变观察距离时以人为中心的全景立体透视显示图。

3.一种基于权利要求1或2所述3D环境复制系统的3D全景显示绘制方法，其特征在于，包括步骤：

1)采用全方位视觉传感器拍摄移动体激光光源投射形成的全景图像；

2)根据所述的全景图像，确定全方位视觉传感器的标定参数，并解析出第一全方位面激光、第二全方位面激光和第三全方位面激光对应的激光投影信息；

3)根据移动体激光光源的位置，以及所述激光投影信息的相关像素坐标值，计算移动面的点云几何信息，并将移动面的点云几何信息和各全方位面激光的颜色信息进行融合，构建全景3D模型；

4)根据所述的全景3D模型，以及观察者处于3D重构环境中的视角和视场范围，来绘制以人为中心的透视图；具体步骤如下：

STEP1)以全方位视觉传感器的单视点为坐标原点O_m(0,0,0)，建立三维柱状空间坐标系；

STEP2)根据人眼的视觉范围，确定透视窗口的大小，以方位角β和高度h为透视窗口的变量，并得到透视窗口对应的点云数据(h,β,r)，r为对应空间点到单视点的距离；

STEP3)根据方位角β的步长和高度h的范围，以及所述的点云数据(h,β,r)，生成数据矩阵；

STEP4)将数据矩阵中所有的三维坐标用三角形面片连接起来，连接线的颜色采用连接的两个点的颜色平均值；

STEP5)将所有连接的三角形面片进行输出显示，完成以人为中心的透视图绘制。