基于三维激光扫描仪与PCL点云库的三维重建系统的制作方法

基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统
技术领域
1.本发明涉及建模技术领域，具体为基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统。


背景技术：

2.三维激光扫描系统主要由三维激光扫描仪、计算机、电源供应系统、支架以及系统配套软件构成，三维激光扫描仪作为三维激光扫描系统的主要组成部分，是由激光射器、接收器、时间计数器、马达控制可旋转的滤光镜、控制电路板、微电脑、ccd机以及软件等组成，是测绘领域继gps技术之后的一次技术革命，它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势，三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
3.在现有的三维激光扫描系统，多数需要采用pcl(point cloud library)是在吸收了前人点云相关研究基础上建立起来的大型跨平台开源c 编程库，它实现了大量点云相关的通用算法和高效数据结构，涉及到点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建、可视化等，支持多种操作系统平台，可在windows、linux、android、mac os x、部分嵌入式实时系统上运行。
4.目前在使用的三维激光扫描系统，多数需要进行高效的定点，特别是在大型工程时，需要大量的使用三维激光扫描装置，导致在数据的回传处理过程中，建模的精度较低，无法行程完整的建模问题，且需要大量的使用三维激光扫描装置，会提高测量的成本。


技术实现要素：

5.本发明提供的发明目的在于提供基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统，解决上述背景技术中的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统，包括：
7.pcl点云库模块，用于点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建和可视化处理；
8.三维扫描模块，三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型；
9.gps定位模块，用于对多个三维扫描模块进行高效的定位和建模初始化；
10.所述三维扫描模块共设置有多个，多个所述三维扫描模块的输出端均与pcl点云库模块的输入端双向信号连接，所述gps定位模块的输出端与三维扫描模块的输入端双向信号连接。
11.进一步的，所述三维扫描模块包括三维激光扫描模块、位置传感器模块与数据解析传输模块。
12.进一步的，所述位置传感器模块，用于对三维扫描模块的驱动私服进行位置信息
获取和gps定位模块校准位置信息。
13.进一步的，所述位置传感器模块包括驱动私服模块、gps收发模块与初始化模块。
14.进一步的，所述gps定位模块包括运动监测模块、海拔检测模块与校准模块。
15.进一步的，所述pcl点云库模块包括特征提取描述和提取模块、曲面重建模块与滤波模块。
16.进一步的，所述驱动私服模块用于对三维扫描模块的俯仰角、移动私服进行编码器数据收集。
17.进一步的，所述初始化模块用于对建模原点的初始化，方便进行现场配置三维扫描模块。
18.进一步的，所述gps收发模块，可以实现与gps定位模块进行高效的信息收发。
19.进一步的，所述海拔检测模块用于检测三维扫描模块的工作海拔，协助地下特征目标的点云库获取。
20.本发明提供了基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统。具备以下有益效果：
21.该基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统，在结合gps定位装置和对于三维激光装置的位置进行定位，避免因为在后续的建模过程中，受制于初始点的确定，导致建模的精度较低，无法对大规模的工程进行高效的建模，其次是在前期的扫描过程中，结合对初始化位置的选定，可以保证建模的准确度的情况下，极大的利用三维激光扫描装置的扫描范围，降低三维激光扫描装置的使用量，避免大量使用三维激光扫描装置，使得数据缺失的问题。
附图说明
22.图1为本发明基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统的总系统图；
23.图2为本发明基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统的三维扫描模块的示意图；
24.图3为本发明基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统的pcl点云库模块的示意图；
25.图4为本发明基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统的gps定位模块的示意图；
26.图5为本发明基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统的位置传感器模块的示意图。
27.图中：1、pcl点云库模块；2、三维扫描模块；3、gps定位模块；201、位置传感器模块。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
31.请参阅图1
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5，本发明提供一种技术方案：基于三维激光扫描仪与pcl点云库的三维重建系统，包括：
32.pcl点云库模块1，用于点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建和可视化处理；
33.三维扫描模块2，三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型；
34.gps定位模块3，用于对多个三维扫描模块2进行高效的定位和建模初始化；
35.三维扫描模块2共设置有多个，多个三维扫描模块2的输出端均与pcl点云库模块1的输入端双向信号连接，gps定位模块3的输出端与三维扫描模块2的输入端双向信号连接。
36.本实施例中：通过三维扫描模块2，可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段，由于其具有快速性，不接触性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性，通过gps定位模块3，可以实现搞下的位置信息获取，协助建模，另外一方面获取海拔信息，协助地下特征目标进行信息的获取，保证对多环境中的工作稳定性。
37.具体的，三维扫描模块2包括三维激光扫描模块、位置传感器模块201与数据解析传输模块。
38.本实施例中：通过三维激光扫描模块，可以实现扫描激光的稳定输出，在实际的扫描过程中，采用区块分割式扫描。
39.具体的，位置传感器模块201，用于对三维扫描模块2的驱动私服进行位置信息获取和gps定位模块3校准位置信息。
40.本实施例中：通过位置传感器模块201，可以实现高效的位置信息、俯仰角和移动位置的信息获取，可以实现高效的数据补偿。
41.具体的，位置传感器模块201包括驱动私服模块、gps收发模块与初始化模块。
42.本实施例中：通过驱动私服模块，可以实现对私服编码器进行数据的搜集和控制。
43.具体的，gps定位模块3包括运动监测模块、海拔检测模块与校准模块。
44.本实施例中：通过运动监测模块，可以协助对三维扫描模块2进行高效的稳定记录，协助初始化模块进行建模初始点建立。
45.具体的，pcl点云库模块1包括特征提取描述和提取模块、曲面重建模块与滤波模块。
46.本实施例中：通过pcl点云库模块1，可以实现对收集的扫描信息进行处理和建立模型。
47.具体的，驱动私服模块用于对三维扫描模块2的俯仰角、移动私服进行编码器数据收集。
48.本实施例中：通过驱动私服模块用于对三维扫描模块2的俯仰角、移动私服进行编码器数据收集，可以实现对建模进行补偿，提高建模的精度。
49.具体的，初始化模块用于对建模原点的初始化，方便进行现场配置三维扫描模块2。
50.本实施例中：通过初始化模块用于对建模原点的初始化，方便进行现场配置三维
扫描模块2，可以协助对不同位置测量产生的数据包进行协助合并。
51.具体的，gps收发模块，可以实现与gps定位模块3进行高效的信息收发。
52.本实施例中：通过gps收发模块，可以实现高效的信息接收和位置信息校准。
53.具体的，海拔检测模块用于检测三维扫描模块2的工作海拔，协助地下特征目标的点云库获取。
54.本实施例中：通过海拔检测模块用于检测三维扫描模块2的工作海拔，协助地下特征目标的点云库获取，即可实现高效的地下目标特征。
55.使用时，通过gps定位模块3给与三维扫描模块2进行定位信息的标定，随后对各个三维扫描模块2进行三维初始点确定，通过运动监测模块、海拔检测模块和校准模块，对各个三维扫描模块2的位置信息和运动信息进行校准，随后结合gps收发模块对三维扫描模块2进行初始化设定，预备开始进行三维激光扫描，将得到的三维激光扫描数据输送到pcl点云库模块1，通过对杂波的过滤，获取目标信息的特征信息，随后结合获取的定位信息和海报高度，建立准确的三维建模文件，结合初始点的确定，将各个建模信息进行合并处理。
56.以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。