一种非暴露空间数字化数据的采集方法、系统及存储介质与流程

1.本技术涉及三维数据采集技术领域，具体涉及一种非暴露空间数字化数据的采集方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.空间数据又称几何数据，它可以用来表示物体的位置、形态、大小分布等各方面的信息，是对现世界中存在的具有定位意义的事物和现象的定量描述。在数字化的大潮流下，城市的概念与空间的概念正在发生着变化，通过将空间数据三维统一化，以表面空间实体的形状大小、位置以及分布特征。
3.移动测量系统作为一种新兴的空间信息采集手段，正逐步的广泛应用于各行各业。如专利公告号为cn106382917a的中国发明专利公开的一种室内环境三维空间信息连续采集方法，具体操作步骤为：通过使用室内移动测量系统获取点云数据，选择相邻时间段线扫点云，进行特征查找和粗匹配，计算相对几何关系，构建整个采集时间段内所有线扫点云的相对位置关系，根据时间和粗匹配的相对位置关系，计算三维激光点云的精确位置相对关系，根据精确位置关系，对整个时间段内粗匹配关系进行修正，对比粗匹配与精匹配的相对关系值小于阈值，以及查看是否所有数据经过配准，如果不满足条件，则重复进行精匹配及修正步骤，否则，方法结束，完成空间三维信息的采集。通过该发明能够实现快速高效采集室内环境三维空间信息。
4.但上述的现有技术方案仍存在以下缺陷：采集到的空间三维信息精度有限，到不到预期精度目标。
5.申请内容有鉴于此，本技术的目的在于提供一种非暴露空间数字化数据的采集方法、系统及存储介质，用于解决数据匹配速度过低，且定位精度不高的问题。
6.第一方面，本技术提供了一种非暴露空间数字化数据的采集方法，包括：获取目标时间段内与非暴露空间相匹配的多张环境采集图像，所述环境采集图像包括多种数据集；通过定位定姿系统对每张环境采集图像中的三维物体进行定位特征提取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征；基于多项所述标准视觉定位特征，确定多条预设扫描路径以及所述预设扫描路径对应的预设扫描时间；在所述预设扫描路径上设置多个测量锚点，且每个测量锚点之间的距离为预设距离；通过室内激光扫描系统扫描所述预设扫描路径，并基于搭载在测量平台上的检测波，规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，以得到目标数据集。
7.通过采用上述技术方案，接收到获取目标时间段内与非暴露空间相匹配的多张环境采集图像，然后通过定位定姿系统对每张环境采集图像中的三维物体进行定位特征提
取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征，并基于多项所述标准视觉定位特征，确定多条预设扫描路径以及所述预设扫描路径对应的预设扫描时间，最后过过室内激光扫描系统扫描所述预设扫描路径，并基于搭载在测量平台上的检测波，规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，以得到目标数据集。上述数据采集过程充分利用了各系统的特点，克服了单一器件的不足，不仅提高了系统的可靠性，还提高了处理数据集的速度。
8.优选的，通过所述室内激光扫描系统对所述预设扫描路径进行闭环扫描，能够控制扫描过程中的平移、缩放以及旋转，提高扫描定位时间。
9.通过采用上述技术方案，对预设扫描路径进行闭环扫描，并在扫描过程中的能向各个方向平移、缩放以及旋转，有效提高了扫描定位的精确度。
10.优选的，所述通过所述室内激光扫描系统进行闭环扫描的具体步骤包括：通过惯性测量单元测得扫描角速度，并基于所述扫描角速度与起始终止频点，计算进行闭环扫描的起始频率f，所述起始频率f的表达公式为：，其中被测频段为e至h频段的频谱；设定在t0时刻通过控制测量平台搭载的传感器驱动进行闭环扫描，所述t0时刻为测量锚点起始对应的时刻；延迟等待，记录第一时刻t1的到来，并记录延迟等待时间内控制电压振荡的持续时间k；记录第二时刻t2，统计所述第二时刻t2至所述第一时刻t1的时间段内，搭载在所述测量平台上的检测波输出的目标数据集，并同步完成自身定位与对周围环境的制图。
11.通过采用上述技术方案，对预设扫描路径某一时间端内的扫描振荡过程进行计算分析，并预计搭载在所述测量平台上的检测波输出的目标数据集，同步地完成自身的定位与对周围环境的制图，使得非暴露空间信息数据采集速度快且清晰准确。
12.优选的，上述步骤中所述第一时刻t1为闭环扫描到e频点的时刻，所述第二时刻为闭环扫描到h频点的时刻。
13.通过采用上述技术方案，对第一时刻与第二时刻的扫描时间进行设置，保证扫描数据的准确性。
14.优选的，所述持续时间k为闭环扫描制电压振荡的持续时间，通过大量试验验证，所述振荡的持续时间是基本固定的。
15.通过采用上述技术方案，对闭环扫描制电压振荡的持续时间k进行设置，保证最后扫描数据的准确性。
16.优选的，所述预设距离的距离范围设置在20m至30m之间。
17.通过采用上述技术方案，将每两个测量锚点之间的距离设置在上述范围之类，即能保证测量锚点能覆盖的全部预设扫描路径，又能简化测量锚点的设计。
18.第二方面，本技术提供了一种非暴露空间数字化数据的采集系统，包括：获取模块，用于获取目标时间段内与非暴露空间相匹配的多张环境采集图像，所述环境采集图像包括多种数据集；特征提取模块，通过定位定姿系统对每张环境采集图像中的三维物体进行定位特征提取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征；确定模块，基于多项所述标准视觉定位特征，用于确定多条预设扫描路径以及所述预设扫描路径对应的预设扫描时间；设置模块，在所述预设扫描路径上设置多个测量锚点，且每个测
量锚点之间的距离为预设距离；扫描模块，通过室内激光扫描系统扫描所述预设扫描路径，并基于搭载在测量平台上的检测波，规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，以得到目标数据集。
19.通过采用上述技术方案，终端借助于获取模块获取目标时间段内与非暴露空间相匹配的多张环境采集图像，然后通过特征提取模块对每张环境采集图像中的三维物体进行定位特征提取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征，并通过确定模块结合多项所述标准视觉定位特征，用于确定多条预设扫描路径以及所述预设扫描路径对应的预设扫描时间，最后通过扫描模块，基于室内激光扫描系统扫描所述预设扫描路径，并结合搭载在测量平台上的检测波，规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，以得到目标数据集。提升了数据处理效率的同时，保证了扫描数据的精确定位度。
20.第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述非暴露空间数字化数据的采集方法的步骤。
21.通过采用上述技术方案，将上述非暴露空间数字化数据的采集方法以计算机可读代码的形式呈现并存储于存储器内，在处理器运行存储器内的计算机可读代码时，执行上述数据处理方法的步骤以获取非暴露空间数字化数据，同时提升了非暴露空间数字化数据的采集效率。
22.本技术带来了以下有益效果：本技术所述的一种非暴露空间数字化数据的采集方法、系统及存储介质，通过移动激光扫描技术，搭载高精度扫描仪，绘制出轨道的移动激光点云，同时充分利用全球卫星定位系统与惯性测量单元的互补性，发挥各个系统的特点，克服了单一器件的不足，实现了快速移动扫描，提高了数据匹配的处理速率与定位的精确度。
附图说明
23.图1为本技术实施例提供的非暴露空间数字化数据的采集方法的流程图；图2为本技术实施例提供的室内激光扫描系统进行闭环扫描的流程图；图3为本技术实施例提供的非暴露空间数字化数据的采集系统的结构示意图；图中：获取模块101、获取模块102、确定模块103、设置模块104、扫描模块105。
具体实施方式
24.以下结合附图对本技术的技术方案请作进一步详细说明。
25.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护，为使本技术实施例的目的、技术方案和有点更加清楚、下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完成地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.本技术实施例提供一种非暴露空间数字化数据的采集方法，如图1所示，包括如下步骤：步骤s10，获取目标时间段内与非暴露空间相匹配的多张环境采集图像，所述环境采集图像包括多种数据集。
27.具体来说，非暴露空间主要是相对于暴露空间定义的，更多的是指室内或半室内的场景，在本实施例中以地铁站内的空间为例，且目标时间段以夜间地铁站关闭时间段为例，主要是考虑到日间地铁人流量比较大，不适用于激光扫描仪对地铁站内的三维物体进行扫描获取工作，只能选择在人流量比较少的夜间进行环境采集图像获取。
28.步骤s20，通过定位定姿系统对每张环境采集图像中的三维物体进行定位特征提取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征。
29.具体来说，由于地铁站内环境比较复杂，然后基于地铁高精度、三维、动态、多功能的专用基准，集成gnss/惯性测量单元及3d激光扫描、定位定姿系统、多传感器同步控制单元等多种设备，对地铁站内结构心思与区间隧道动态基准数据进行采集，同时对位于地铁站内的三维物体进行特征定位特征提取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征。
30.需要说明的是，gnss全称为全球卫星导航系统，也叫全球导航卫星系统（global navigation satellite system），能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。惯性测量单元（inertial measurement unit ，imu）则是用于测量物体角速度以及加速度的装置，一般的，一个imu包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。3d激光扫描在本实施例中主要采用的是navvis m6扫描仪进行室内数据采集，其通过高精度北斗接收机集硬件平台算法为一体，快速移动扫描，采集360
°
沉浸式图像和点云，使得非暴露空间下的信息数据采集速度高，且清晰准确。
31.步骤s30，基于多项所述标准视觉定位特征，确定多条预设扫描路径以及所述预设扫描路径对应的预设扫描时间。
32.基于上述多项标准视觉定位特征，从而确定多条预设扫描路径以及每条预设扫描路径对应的预设扫描时间。在本实施例中，由于地铁站内的各个视觉位置看上去是差不多的，还需要对相关细节进行细致测量，才能保证每个站点测得图像与数据的差异性，需要对细节部分的三维物体进行精确测量，因此需要基于三维物体上的视觉定位特征，确定多条预设扫描路径，并对预设扫描路径的扫描时间进行限制与规定，确保每条预设扫描路径上的时间与扫描时间相匹配，提高扫描的工作效率。
33.步骤s40，在所述预设扫描路径上设置多个测量锚点，且每个测量锚点之间的距离为预设距离。
34.在本实施例中，为了确保扫描路径上的准确，不重复扫描多余路径，需要在预设扫描路径上设施多个测量锚点作为控制点，且每两个测量锚点之间的距离范围通常设置在20m至30m之间，进一步在本实施例中，实际设置距离为25m，该有效距离地设置是工作人员通过多次试验得到的最佳设置距离，不仅能够最大程度保证测量的精确性，同时保证了测
量锚点设计的精简化。
35.步骤s50，通过室内激光扫描系统扫描所述预设扫描路径，并基于搭载在测量平台上的检测波，规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，以得到目标数据集。
36.具体来说通过搭载在测量平台上的检测波，用来规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，同时根据三维物体与环境采集图像之间位置关系，对整个测量时间段内的匹配关系进行校对，得到目标数据集。
37.进一步地，通过室内激光扫描系统对预设扫描路径主要是通过闭环扫描的方式进行的，能够有效控制扫描过程中的平移、缩放以及旋转，提高扫描定位时间，具体步骤如图2所示，包括：步骤s501，通过惯性测量单元测得扫描角速度，并基于所述扫描角速度与起始终止频点，计算进行闭环扫描的起始频率f，所述起始频率f的表达公式为：，其中被测频段为e至h频段的频谱。
38.步骤s502，设定在t0时刻通过控制测量平台搭载的传感器驱动进行闭环扫描，所述t0时刻为测量锚点起始对应的时刻。
39.步骤s503，延迟等待，记录第一时刻t1的到来，并记录延迟等待时间内控制电压振荡的持续时间k。
40.步骤s504，记录第二时刻t2，并统计所述第二时刻t2至所述第一时刻t1的时间段t，搭载在所述测量平台上的检测波输出的目标数据集，并同步完成自身定位与对周围环境的制图。
41.需要说明的是，上述步骤中所述第一时刻t1为闭环扫描到e频点的时刻，所述第二时刻为闭环扫描到h频点的时刻。持续时间k为闭环扫描制电压振荡的持续时间，通过大量试验验证，所述振荡的持续时间是基本固定的。
42.本技术实施例提供一种非暴露空间数字化数据的采集系统，如图3所示，包括：获取模块101，用于获取目标时间段内与非暴露空间相匹配的多张环境采集图像，所述环境采集图像包括多种数据集；特征提取模块102，通过定位定姿系统对每张环境采集图像中的三维物体进行定位特征提取，得到与非暴露空间相匹配的多项标准视觉定位特征；确定模块103，基于多项所述标准视觉定位特征，用于确定多条预设扫描路径以及所述预设扫描路径对应的预设扫描时间；设置模块104，在所述预设扫描路径上设置多个测量锚点，且每个测量锚点之间的距离为预设距离；扫描模块105，通过室内激光扫描系统扫描所述预设扫描路径，并基于搭载在测量平台上的检测波，规划不同环境采集图像中重叠部分的数据集，以得到目标数据集。
43.基于上述同一发明构思，本技术实施例提供还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述非暴露空间数字化数据的采集方法的步骤。