[发明专利]三维场景重建方法及装置、BIM模型的优化方法及装置

权利要求书

1.一种三维场景重建方法，其特征在于，包括：

获取视觉传感器在不同位姿下采集的建筑外围的视觉数据以及所述视觉传感器在曝光过程中的IMU数据和GNSS数据；

根据所述IMU数据和GNSS数据确定所述视觉传感器的位姿；

根据所述位姿对不同位姿采集的视觉数据进行配准处理；图像配准时视觉数据的对应关系表示如下：其中，表示视觉数据i与实际数据j的对应关系；p_i,p_j分别表示2帧视觉数据；表示拍摄p_i,p_j时视觉传感器的相对位姿；表示匹配操作；δ表示位姿约束阈值；

根据所述IMU数据和GNSS数据，结合三角测量算法对经过配准处理的视觉数据进行光束法平差处理构建所述建筑外围的三维点云模型；在对所述视觉数据进行光束法平差处理时，将所述IMU数据和GNSS数据作为辅助观测数据，加入到光束法平差中；所述IMU数据和GNSS数据辅助的光束法平差的目标函数表示如下：

E²(V_X,V_G,V_I)＝e(V_X,V_G,V_I)^T·P·e(V_X,V_G,V_I)；

e(V_X,V_G,V_I)＝(V_X,V_G,V_I)^T；

V_G＝(X_G,Y_G,Z_G)^T-R(u_G,v_G,w_G)^T-(X_s,Y_s,Z_s)^T-η_G；

其中，R为拍摄视觉数据时视觉传感器的姿态角构成的正交变换矩阵；t＝(X_s,Y_s,Z_s)为视觉传感器的影像投影中心坐标；R_B为视觉传感器空间坐标系与IMU器件坐标系的旋转角构成的正交变换矩阵；σ_o为像点坐标观测值中的误差；σ_G为GNSS器件的设站坐标观测值中的误差；σ_I为IMU姿态观测值中的误差；(X_X,Y_X,Z_X)为观测点在三维空间中的坐标；(u_X,v_X)为观测点投影在影像上的坐标；s_X为观测点的深度值；(u_G,v_G,w_G)为GNSS器件的设站中心在视觉传感器辅助坐标系中的坐标；(X_G,Y_G,Z_G)为GNSS器件的设站中心在世界坐标系中的坐标；为IMU器件的观测值；η_G为GNSS的系统误差；η_I为IMU的系统误差；K为视觉传感器的内参矩阵；ξ为视觉传感器的外参矩阵；

建立建筑室内的三维点云模型；

根据所述建筑外围的三维点云模型和所述建筑室内的三维点云模型进行配准融合，得到建筑整体的三维点云模型。

2.根据权利要求1所述的三维场景重建方法，其特征在于，将对所述建筑外围的三维点云模型和所述建筑室内的三维点云模型进行配准融合，包括：

分别提取所述建筑外围的三维点云模型和所述建筑室内的三维点云模型的语义和几何特征，其中，所述语义表征建筑所包含的部件的名称；

将所述建筑外围的三维点云模型与所述建筑室内的三维点云模型中语义和几何特征均相匹配的点确定为匹配点，并根据所述匹配点对所述建筑外围的三维点云模型和所述建筑室内的三维点云模型进行配准融合。