[发明专利]基于Kinect和流媒体技术的实时三维测图系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于三维测图领域，特别涉及一种基于Kinect和流媒体技术的实时三维测图系统及方法。

背景技术

随着我国地理信息公共服务平台的不断深入，三维地理信息系统进一步从宏观走向精细，从室外走向室内。在这种形势下，传统技术不再适用，发展快速、轻便、全自动的新型室内三维测图技术（3D Mapping）具有重要现实意义和应用前景。

当前室内场景三维测图技术主要基于LiDAR，LiDAR（Light Detection And Ranging）是激光探测及测距系统的简称，其主要原理是用激光传感器通过计算激光回波时间，精确记录传感器与地物回波点之间的距离，由此可直接测量地面及地物各点的三维坐标。目前LiDAR在室内场景三维建模的使用中，主要是通过在多点架设固定站进行360度扫描，同时在通视位置布置标靶，将各固定站的场景进行配准和合并。（参考文献：V Verma，3d building detection and modeling from aerial lidar data，Computer Vision and Pattern，2006）

相对于LiDAR，Kinect在形态和原理上具有较大不同。Kinect是一种微软开发并商品化生产的体感设备，它主要由一个彩色摄像头（RGB Camera）、一个红外线摄像头（IR Camera）和一个红外线投影仪（IR Projector）构成。通过红外线投影仪和摄像头的配合，Kinect能分析红外线立体像对以获取扫描对象的深度（距离）信息，从而建立对象的三维模型。因此Kinect能同时采集对象的深度和颜色信息，从而全自动完成模型的纹理映射。和笨重昂贵的LiDAR不同，Kinect廉价且轻便，价格约150美元，重量仅450克。（参考文献：http://www.ros.org/wiki/kinect_calibration/technical ；Remondino, F.,Heritage Recording and 3D Modeling with Photogrammetry and 3D Scanning. Remote Sensing, 2011.）

作为Kinect的开发商，微软及其合作伙伴提供的基于Kinect的一种三维建模算法Kinect Fusion，可以实现利用一台围绕物体移动的kinect实时重建物体的三维模型。不同于简单的三维点云的拼接，该三维建模技术吸引人的特性在于：如果对物体进行持续扫描，三维重建精度可由粗到细逐渐提高，尤其适合应用在增强现实领域。该三维建模技术同时支持CPU和GPU级别的模型计算，核心思想是基于帧到帧表面追踪、实时建模和预测模式。（参考文献： Richard A.Newcombe,Shahram lzadi,KinectFusion:Real-Time Dense Surface Mapping and Tracking,2011）

实时测图是一种新型测图概念，其理念与离线测图相对，在测图过程中允许人的参与，具有很高的灵活性。传统的离线测图在现场扫描完成后，再进行数据的离线建模。实时测图为移动测图，实时扫描、实时建模，并实时反馈当前建模结果给使用者。使用者根据当前建模结果，可对扫描过程进行动态调整，发挥主观能动性。传统离线测图对测图流程采用事先布置、事先计划的模式，当扫描数据出现问题，如遮挡、缺失、重影与粗误差等时，使用者并不实时知晓。当对数据进行离线建模得到反馈以后，补测工作已经较难进行，而实时测图则回避这种弊端。（参考文献：DL Tulloch，Many, many maps: Empowerment and online participatory mapping，2007；Kurt Konolige and Motilal Agrawal，Frame-Frame Matching for Realtime Consistent Visual Mapping，IEEE ，2007）。

发明内容

针对现有技术中离线测图存在的不足，本发明提供了一种轻便、灵活、成本低廉的基于Kinect和流媒体技术的实时三维测图系统及方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一、一种基于Kinect和流媒体技术的实时三维测图系统，包括：3D体感摄影机、流媒体终端、服务器和移动电源，流媒体终端固定于3D体感摄影机上，移动电源给3D体感摄影机提供电源，3D体感摄影机与服务器相连，服务器通过无线传输模块与流媒体终端相连。