一种密闭空间快速三维模型重构方法

技术特征：
1.一种密闭空间快速三维模型重构方法，包括以下步骤，步骤1，密闭空间手持slam系统数据采集，包括使用带可见光摄像头的采集设备，在密闭空间采集目标物的颜色和纹理信息；步骤2，密闭空间三维点云生成，包括以一帧的激光雷达为基准，通过邻近时间且包含此帧的激光雷达的所有imu数据进行预积分处理，对每一个点云的点实现位姿补偿；步骤3，采集点云的预处理，包括对点云用统计滤波方式进行去噪，并进行数据精简，减少数据冗余并提高存储和运行效率；步骤4，快速三维构网，包括在采集点云的同时对校正后的点云进行三角剖分，初始化边界圆快速构网所需圆半径参数，计算出每个三角面片的法线向量，以此计算结果确定边界线，进行alpha-shape构网；步骤5，模型优化，包括遍历每个点，判定存在的空洞三角形，并将找到的空洞三角形建立外接圆然后删除三角形，剩下的多边形中将顶点包含辅助窗口的三角形全部删除，从而实现对漏洞的自动填充修补。2.根据权利要求1所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：步骤1包括以下子步骤，步骤1.1，针对不同的环境设置手持slam采集参数；步骤1.2，数据采集，包括激光和imu数据；步骤1.3，求出传感器相对于初始位姿的位姿变换，最后统一到传感器起始位姿坐标系下，实现传感器位姿状态的更新。3.根据权利要求1所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：步骤2包括以下子步骤，步骤2.1，寻找配对数据，以激光雷达为基准，找到包含激光雷达一帧的点的起始、结束时刻的imu数据；步骤2.2，imu数据积分处理，以第一个imu为基准坐标，依次积分所有的imu数据，使每一个imu都得到一个对应位姿；步骤2.3，计算激光雷达相对位姿，然后插值出这个激光雷达时刻的姿态，并将这个imu坐标系下的姿态转换成激光雷达坐标系相对于第一个imu坐标系的姿态；步骤2.4，将整个点云的点按照步骤2.3的处理结果，对每一个点进行运动补偿并生成校正后的点云。4.根据权利要求1所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：步骤3包括以下子步骤，步骤3.1，点云去噪，通过统计滤波，预先指定一个阈值，对整体点云剔除测量噪声点；步骤3.2，数据精简，将构建三维场景点云中的操作前置，减少数据冗余并提高存储和运行效率。5.根据权利要求1所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：步骤4包括以下子步骤，步骤4.1，首先对校正后的点云进行三角剖分，初始化边界圆快速构网算法中的圆半径参数，计算出每个三角面片的法线向量；步骤4.2，确定边界线，进行alpha-shape构网。
6.根据权利要求1所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：步骤5包括以下子步骤，步骤5.1，遍历每个点，寻找空洞三角形；步骤5.2，将找到的空洞三角形分别建立外接圆并删除三角形，得到剩下的多边形；步骤5.3，将顶点包含辅助窗口的三角形全部删除，得到优化后的三角网。7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：对特殊区域进行约束，避免被当作漏洞修补；同时最终模型支持用户用于人为编辑，以校正自动优化出现的错误点、错误线和错误面。8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：用于昏暗密闭环境的快速实时构网。9.根据权利要求8所述密闭空间快速三维模型重构方法，其特征在于：所述昏暗密闭环境为隧道或煤矿快速实时构网。

技术总结
本发明公开了一种密闭空间三维模型重构方法，提供一种针对隧道、煤矿等昏暗密闭环境的快速实时构网的方法。该方法包括密闭空间手持SLAM系统数据采集，密闭空间三维点云生成，采集点云的预处理，快速三维构网，模型优化，包括遍历每个点，判定存在的空洞三角形，并将找到的空洞三角形建立外接圆然后删除三角形，剩下的多边形中将顶点包含辅助窗口的三角形全部删除，从而实现对漏洞的自动填充修补。本发明采集密闭空间点云，然后用IMU进行预积分补偿每个点云的运动畸变；随后对点云进行预处理，降低数据冗余并提高精度；快速构网与采集点云的显示同步，且最终模型精度达到厘米级；并可进行模型优化，为快速三维模型重构提供了一种新方案思路。一种新方案思路。一种新方案思路。


技术研发人员：胡庆武 赵昊政 王海银 赵鹏程 艾明耀 牟雪松 李加元
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2022.04.29
技术公布日：2022/8/30