[发明专利]一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法及其系统

权利要求书

1.一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、采用棋盘格对相机模组进行标定，且使相机模组对准棋盘格，采集相机和激光数据，同时检测到图像和激光点云上对应在棋盘格上的点，从而得到激光相对于相机的位置和姿态变换关系；

步骤S2、通过标定好的相机模组扫描整个需要建模的空间，采集图像和激光点云数据，结合步骤S1的标定信息，对激光扫描过程中出现的重叠点和图像重叠区进行检测对比，从而获得相机模组在采集过程中运动姿态和轨迹；

步骤S3、将每帧采集到的激光点云数据投影到对应帧的图像上，从而与图像数据对齐，得到图像对应点的深度，生成原始深度图；

步骤S4、对原始深度图进行稠密化，得到完整深度图，再对完整深度图进行滤波，得到稠密点云；

步骤S5、对稠密点云网格化，得到粗网格，再对粗网格进行处理，得到优质网格；

步骤S6、将优质网格投影到相机视角中，得到每个面对应的图像信息，再将同一个面在不同相机视角中的图像信息进行融合，生成每一面融合后的纹理信息，再将所有面的纹理信息整合得到纹理图像，将纹理图像转成三维模型格式进行输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S1内，制备一个已知尺寸的大型棋盘格，保证照明良好，采集大量数据，然后检测棋盘格内部的点，然后通过投影变换关系得到相机模组的标定结果。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S1内，相机模组对准棋盘格，同时采集相机和激光数据，并检测到图像和激光点云上对应在棋盘格上的点，通过这个匹配关系和得到的相机模组的标定结果，得到激光相对于相机的位置和姿态变换关系。

4.根据权利要求3所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S2内，得到的机模组在采集过程中运动姿态和轨迹进行离线存储。

5.根据权利要求4所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S4内，基于每帧的激光点云数据、RGB图以及得到相机模组的位置和姿态，对每帧构建相邻帧，然后根据相邻帧，对原始深度图进行稠密化，从而生成一张和RGB图同样大小的完整深度图，之后再将对完整深度图进行滤波，剔除错误的深度，从而得到稠密点云。

6.根据权利要求5所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S4内，有共同观测数据的帧互为相邻帧。

7.根据权利要求6所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S5内，对粗网格进行平滑、去噪、细分并基于观测图像进行优化，得到精细的优质网格。

8.根据权利要求7所述的一种基于激光和相机传感器的三维模型生成方法，其特征在于，在步骤S6内，将所有面的纹理信息打包到一起整合得到纹理图像，然后转成通用的三维模型格式输出。

9.一种基于激光和相机传感器的三维模型生成系统，其特征在于，包括：

标定模块，用于对相机模组进行标定；

位置姿态计算模块，用于计算得到相机模组的运动姿态和轨迹；

图像对齐模块，用于图像数据对齐，得到图像对应点的深度，生成原始深度图；

稠密化模块，用于构建相邻帧，对原始深度图进行稠密化；

网络化模块，用于对稠密点云网格化，得到粗网格，并对粗网格进行平滑、去噪、 细分处理；

纹理映射模块，用于将同一个面在不同相机视角中的图像信息进行融合，生成每个面融合后的纹理信息。