[发明专利]一种实时恢复车辆三维真实模型的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉，计算机图形学方面和自动化等技术领域，具体涉及一种车辆三维建模的方法以及该方法中使用到的装置。

背景技术

现实世界中的任何物体都是三维的，在计算机中对车辆进行三维模型恢复具有现实意义。在智能交通领域，三维电子地图已经越来越多的出现在人们的视野中，那么三维车辆的模型也可以在地图中以其独特的风格更真实的展示给人们，其次，现在的交通事故频发，利用三维车辆的模型能够将交通事故的发生过程更真实的展示给人们，便于事故的调查取证。

传统的车辆三维建模主要是手工提取车辆的特征点，然后建立车辆的骨架模型；或者是通过建立车辆的通用模型，然后通过计算实际车量的参数加权通用模型，从而得到车辆的真实三维模型。这些方法都是简单的建立了车辆的骨架模型，精度不高、实时性不强且缺失真实的车辆纹理信息。

发明内容

针对现有车辆三维建模技术存在精度不高、实时性不强且缺失真实的车辆纹理信息的问题，本发明的目的在于提供一种能够在车辆行驶过程中恢复其三维模型的方案，并具有非常好的具有实时性和逼真性。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

方案之一，一种实时恢复车辆三维真实模型的系统，该系统包括：

车辆信息采集装置，所述车辆信息采集装置标定采集到的数据，建立高度-图像坐标的映射关系，并实时采集通过车辆的高度以及车辆视频信息；

图像信息配准模块，所述图像信息配准模块对车辆信息采集装置采集的平面图像进行配准，将不同时刻扫描到的点配准到一幅图像；

车辆三维点云生成模块，所述车辆三维点云生成模块根据图像信息配准模块的配准结果采样得到车辆的三维点云；

车辆纹理映射模块，所述车辆纹理映射模块根据车辆三维点云生成模块确定的三维点云与纹理之间的映射关系，进行纹理贴图，完成三维建模；

三维车辆模型显示模块，所述三维车辆模型显示模块显示车辆三维模型。

该系统的优选方案中，所述车辆信息采集装置包括采集的车辆高度数据的一维激光距离传感器和采集的车辆顶部平面图像的摄像头以及龙门架，所述龙门架容车辆通过，所述一维激光距离传感器和摄像头两者平行于地面水平安置在龙门架上，且垂直于龙门架。

进一步的，所述车辆信息采集装置中还包括用于标定激光器采集的车辆高度数据和摄像头采集的平面图像坐标的立体标定板，所述立体标定板的侧面为45度三角形，斜面为矩形，由正方形的棋盘格填充，棋盘格的边长一定。

方案之一，一种实时恢复车辆三维真实模型的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)由经过标定的车辆信息采集装置获取通过车辆的高度数据以及同时间段的车辆视频信息；

(2)对采集到的车辆图像之间进行配准，将不同时刻扫描到的点配准到一幅图像；

(3)根据图像信息配准的结果采样得到车辆的三维点云；

(4)根据车辆三维点云生成模块确定的三维点云与纹理之间的映射关系，进行纹理贴图，完成三维建模并进行显示。

该方法的优选方案中，所述车辆信息采集装置的标定过程如下：

首先，利用立体标定板确定车辆信息采集装置中激光距离传感器扫描到的高度数据所对应的位置，以及确定该位置在车辆信息采集装置中摄像头捕捉到的图像中的坐标；

接着，通过摄像机的投影关系矩阵，建立高度和坐标之间的关系矩阵方程，完成对激光距离传感器和摄像头采集的数据之间进行标定，建立一个建立高度-图像坐标的映射关系。

进一步，所述步骤(2)中进行图像配准的过程如下：

(21)进行采集信息的时钟同步；

(22)确定参考图像，并通过SIFT特征提取和RANSAC滤波，得到待配准图像和参考图像之间的特征点对；

(23)通过这组点对建立RBF插值方程；

(24)通过该方程将激光扫描点在待配准图像中保存的对应位置投影到参考图像中的相对位置。

进一步的，所述步骤(3)中采样得到车辆的三维点云过程如下：

(31)将配准过激光扫描点的参考图像，通过张氏平面图像标定，将二维图像和世界坐标系之间建立对应关系；

(32)将配准好的参考图像中的激光扫描点对应到世界坐标系下，将参考图像按照实际的长宽比，进行坐标变换，采样出车辆的三维点云。

进一步的，所述步骤(4)中进行纹理映射的过程如下：

(41)对车辆的三维点云进行快速三角化；

(42)根据三维点云与纹理之间的映射关系，直接进行的纹理贴图并进行显示。