[发明专利]一种基于激光测距仪的室内场景三维建模方法

说明书

本发明公开了一种基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，包括以下步骤：步骤S1：通过无线通信模块将微控制器模块连接到激光测距模块和图片拍摄模块；步骤S2：通过所述图片拍摄模块获取每个数据采集点的至少一张图片；步骤S3：通过所述激光测距模块获取每个数据采集点的二维场景轮廓数据，并找出场景中可扩展延伸的点作为下一个数据采集点；步骤S4：通过图像识别算法对相邻两个数据采集点的二维场景轮廓数据进行裁剪和拼接，直至完成整个场景的重建。本发明既能采集场景的纹理又能采集场景的深度，同时包含二维和三维信息，并且能够快速方便地对多次采集的数据进行自动匹配和拼接，很好地还原原始场景。

技术领域

本发明涉及一种三维建模方法，尤其涉及一种基于激光测距仪的室内场景三维建模方法。

背景技术

室内场景的建模是近年来得到快速发展和应用的一项技术，在虚拟现实、房屋装修、室内设计等领域都得到广泛的应用，现有的室内场景建模一般采用以下方案：

1、激光点云技术，是利用激光在同一空间参考系下获取物体表面每个采样点的空间坐标，得到的是一系列表达目标空间分布和目标表面特性的海量点的集合，这个点集合就称之为“点云”(Point Cloud)。点云的属性包括：空间分辨率，点位精度，表面法向量等。但是激光点云技术一方面需要用户额外采购体积庞大、价格昂贵、操作复杂的点云设备，另一方面会产生海量的数据不利于存储和处理，当需要拼接多组数据时，由于数据量巨大，花费时间会很长，效果不尽如人意。因此，点云技术虽然已出现多年但推广起来却困难重重。

2、在每个数据采集点拍摄多张照片，再将多张照片拼接起来。但这种方法只有二维信息，展示场景时用户的体验较差且应用场景受限，并且如果要处理多个拍摄点的数据，将无法对数据进行拼接，如果要重建复杂场景的话需要另外对场景进行测绘，不但费时费力而且效果也不好。

由上可见，目前还缺乏一种简单易用、成本较低但效果较好的方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，既能采集场景的纹理又能采集场景的深度，同时包含二维和三维信息，并且能够快速方便地对多次采集的数据进行自动匹配和拼接，很好地还原原始场景。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，包括以下步骤：步骤S11：通过无线通信模块将微控制器模块连接到激光测距模块和图片拍摄模块；步骤S12：通过所述图片拍摄模块获取每个数据采集点的至少一张图片；步骤S13：通过所述激光测距模块获取每个数据采集点的二维场景轮廓数据，并找出场景中可扩展延伸的点作为下一个数据采集点；步骤S14：通过图像识别算法对相邻两个数据采集点的二维场景轮廓数据进行裁剪和拼接，直至完成整个场景的重建。

上述的基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，其中，所述步骤S13包括以下步骤：用激光测距模块进行360度扫描，如果相邻两点之间的距离差值大于预设门限值，则判断此处为不连续的轮廓，并提示作为下一个数据采集点进行拍摄。

上述的基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，其中，所述步骤S13还包括：使用模式识别算法获取每个场景中的被遮挡的位置，并将遮挡位置的障碍物从所述场景轮廓数据中剔除；当所述激光测距模块扫描到光滑表面时，过滤获取到的场景轮廓数据。

上述的基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，其中，所述轮廓数据包括各个方向上的半径r，角度θ和信号强度A，所述轮廓数据以二进制文本形式存储；当相邻扫描点的信号强度下降幅度达到预设阈值，或者轮廓数据变换到频域上对应为高频信号，则判断当前扫描部分为光滑表面。

上述的基于激光测距仪的室内场景三维建模方法，其中，所述步骤S14中采用slam算法进行如下拼接：获取两个具有相互可见的相同采集点的二维场景轮廓数据，固定其中一个采集点的二维场景轮廓数据，并在平面上移动另一个采集点的二维场景轮廓数据，直至两者的重合部分相似度最大。