[发明专利]一种带尺度测量的VR图生成方法及数据采集装置

权利要求书

1.一种数据采集装置，其特征在于，其包括：全景VR相机、三维激光雷达、三角支架、转台、步进电机，所述全景VR相机设置在三角支架顶部，所述转台上搭载三维激光雷达设置在三角支架上，该转台由步进电机驱动。

2.一种带尺度测量的VR图生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、使用权利要求1所述的数据采集装置采集VR全景图、三维激光点集合，使得VR全景图的每个角度的像素都能找到对应的三维激光点；

S2、生成局部点云地图；

S3、根据VR全景图、局部点云地图，生成可进行尺度测量的深度图。

3.根据权利要求2所述的带尺度测量的VR图生成方法，其特征在于，所述步骤S1中，使得VR全景图的每个角度的像素都能找到对应的三维激光点的方法如下：

选定步进电机的速度和确定步进电机旋转时间，其中：

步进电机速度计算公式如下：

v_M＝360÷W÷f_l (1)

式中W为VR全景图的水平方向像素，f₁为三维雷达的更新频率；通过此公式可有效保证三维激光雷达转过的角度对应的全景图像素都能找到对应的三维激光点；

步进电机旋转角度计算公式如下：

t_M＞360/v_m (2)

式中t_M为电机旋转持续时间，该时间可有效保证三维雷达旋转超过360度，从而保证VR全景图的每个角度的像素都能找到对应的三维激光点。

4.根据权利要求3所述的带尺度测量的VR图生成方法，其特征在于，所述步骤S2生成局部点云地图的方法如下：

S21、将第一帧转角θ₀作为参考角度，将此时转台的位姿设置为固定坐标系，位姿设置为固定坐标系，也即局部点云地图的坐标系原点，后续所有点云都是基于这个参考坐标系拼接到局部点云地图中；

S22、进行当前帧点云与转角帧时间戳的对齐，以保证转角和当前帧点云同时获取；

S23、根据当前转角与参考转角之间的关系确定当前雷达帧与固定坐标系之间的转换关系，如下公式所示：

式中θ_t为当前转角帧转角，T_t为当前雷达帧与固定坐标系之间的旋转矩阵；

在获取到旋转矩阵之后，将当前点云帧转换到固定坐标系下，转换方法如下：

(p_fx p_fy p_fz)^T＝T_t*(p_x p_y p_z)^T (4)

式中(p_fx,p_fy,p_fz)为转换后在固定坐标系下的点的坐标，(p_x,p_y,p_z)为当前雷达坐标系下点的坐标；

S24、根据步骤S23中公式(4)的转换关系可将所有当前雷达帧点云转换到固定坐标系下，然后再将转换后的当前帧点云直接按位置关系拼接到已有的局部点云地图中，最后再循环上述过程，直到电机停止旋转，至此完成完整的局部点云地图。

5.根据权利要求4所述的带尺度测量的VR图生成方法，其特征在于，所述步骤S22中，进行当前帧点云与转角帧时间戳的对齐的具体方法如下：

首先将转角容器内的转角帧时间戳与当前雷达帧时间戳进行比较，找出第一个大于当前雷达帧的的转角帧作为当前转角帧，然后再将当前转角帧和当前转角帧上一帧的时间戳与当前雷达帧的时间戳进行比较，选择靠近当前雷达帧的转角帧作为最后使用的当前转角帧。