本技术介绍了一种结合IMU与RGB-D传感器的实时三维建模方法和系统,旨在解决传统固定采样率在三维重建领域的局限性。该系统通过室外场景的实时数据采集,利用IMU传感器提供的运动信息与RGB-D传感器的深度和颜色数据,实现对建筑物的精确三维建模。
背景技术
随着技术的发展和应用的拓展,实时三维重建在建构筑物等领域中具有重要的价值。在城市规划与管理中,实时三维重建发挥着关键作用,通过更新城市建构筑物的三维模型,可以实现对结构状态的实时监控,及时发现和解决潜在问题,提高管理效率。在桥梁检测和维护中,快速重建复杂结构的三维环境也至关重要,不仅能为工程师提供直观的结构状态,指导维修工作,提高效率和安全性,还能帮助制定最佳维护方案,避免风险和资源浪费。要实现高精度的实时三维重建,SLAM技术至关重要。SLAM技术通过传感器(如激光雷达、摄像头、惯性测量单元IMU等)实时获取环境数据和运动信息,这些数据不仅是实时三维重建过程中的重要来源,也是确保重建精度和效率的基础。高精度的SLAM结果能够显著提升三维重建的精度和效率,使重建的三维模型更加准确和可靠。
实时三维重建广泛应用于建构筑物,但由于建构筑物的多样性和复杂性,建模过程中面临数据质量和传输效率较低等问题,为了提高数据质量和数据传输效率,需要实时对采样率进行调整,而现有的三维重建方法中大多数系统(如ORB-SLAM、LSD-SLAM等)均采用固定采样率,无法根据场景复杂度和相机运动动态调整数据采集。在快速运动时,采集的信息不足,导致重建精度下降;而在静止时,又产生大量冗余数据,浪费计算资源和存储空间。在建构筑物场景中,动态物体(如行人、车辆等)的存在会对SLAM算法特征提取造成干扰,从而影响系统的整体鲁棒性和精度。现有的SLAM算法主要面向静态环境,难以有效识别和剔除动态特征,导致特征点匹配出现误差,进而影响定位精度和环境重建效果。此外,现有的融合算法(如NDT、ICP、GICP等)在处理大规模场景时效率低下,对复杂结构的细节保留能力不足,面对低精度点云数据时缺乏有效的精度提升机制和融合策略,难以实现高精度三维重建。
综上所述,现有技术存在如下技术问题:
1.采用固定采样率,无法根据场景复杂度和相机运动动态调整数据采集,从而造成在快速运动时,采集的信息不足,导致重建精度下降,而在静止时,又产生大量冗余数据,浪费计算资源和存储空间的问题;
2.常见开源的SLAM算法(如ORB-SLAM、LSD-SLAM等)主要面向静态环境进行三维建模,在许多静态环境下表现良好,能够提供较高的定位精度,但在动态环境中难以识别和剔除动态特征,导致特征点匹配误差,进而影响定位精度和环境重建效果。
3.现有的融合算法(如NDT、ICP、GICP等)在处理大规模场景时效率低下,对复杂结构的细节保留能力不足,面对低精度点云数据时缺乏有效的精度提升机制和融合策略,从而难以实现高精度三维重建。
实现思路