室外三维点云采集系统研究

发布时间：2017-09-09 23:45

  本文关键词：室外三维点云采集系统研究

  更多相关文章： 三维点云采集 雷达 点云融合 同步

【摘要】：随着信息技术的迅猛发展,3D技术在各领域得到重视和发挥,这既是顺应科技发展潮流,又由市场需求推动。其中,室外场景3D重建也是研究领域的热点。室外场景3D重建的核心在于高精度三维点云的采集,通过精确测量,得到包括外观与尺寸的三维点云数据,并希望该三维点云与真实场景一致并且具有其真实尺寸信息。高精度的三维点云能够为计算机视觉在人类日常生活中的应用提供大量帮助,例如三维数字地图、无人驾驶汽车等等,因此对搭建高精度的三维点云采集系统具有重要的意义。现实中有多种三维点云采集系统,其中包括激光雷达系统,立体视觉系统(stereo)。由于室外环境复杂,立体视觉系统精度不高,而常见的激光雷达系统主要由激光雷达、相机、GPS和IMU等设备组成,成本较高。因此,我们搭建了一个室外场景三维点云采集系统,该系统由激光雷达,工业相机和同步模块组成,激光雷达和相机通过同步模块达成硬件级同步,同时获得图像数据和雷达数据。本文提出激光雷达与相机的标定算法,使得雷达数据与图像数据一一对应。本文使用了从运动到结构算法(structure from motion)处理图像数据,同时获得相机运动轨迹与无尺度三维点云。本文提出点云融合算法,利用相机轨迹拼接优化雷达生成三维点云数据,融合图像生成的三维点云数据,解得尺度因子,得到具有真实尺度信息的室外场景三维点云。本文搭建的室外场景三维点云采集系统成本低廉。
【关键词】：三维点云采集 雷达 点云融合 同步
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-14
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 本文的研究内容12
• 1.3 本文的章节组织形式12-14
• 第二章 采集系统14-27
• 2.1 采集系统硬件组成14-19
• 2.1.1 激光雷达14-16
• 2.1.2 工业相机16-17
• 2.1.3 同步模块17-19
• 2.2 相机标定19-23
• 2.3 雷达相机标定23-25
• 2.4 小结25-27
• 第三章 算法27-40
• 3.1 从运动到结构27-33
• 3.1.1 三角测量27-28
• 3.1.2 二视图间的对极几何28-31
• 3.1.3 从运动到结构算法31-33
• 3.2 点云融合33-38
• 3.3 小结38-40
• 第四章 实验40-48
• 4.1 室内仿真40-41
• 4.2 室外测量41-43
• 4.3 小节43-48
• 第五章 总结与展望48-49
• 5.1 总结48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-53
• 致谢53-54

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本文编号：823478