一种基于二维雷达的管道三维重建方法及装置与流程

1.本发明涉及管道测量技术领域，尤其涉及一种基于二维雷达的管道三维重建方法及装置。


背景技术：

2.在管道检测时，通常需要对管道进行三维建模，然后针对管道三维模型中的指定结构(例如缺陷结构)进行分析。现有技术是通过管道机器人携带雷达设备，基于雷达设备沿管道截面方向发射二维雷达信号，得到雷达到管道内表面圆周上若干点的一组距离值，可以基于该组距离值得到管道在测量点内表面的二维点云，再根据沿管道延伸方向上若干测量点内表面的二维点云，以及测量点的顺序和距离进行二维点云的三维拼接，得到管道内表面的三维点云。
3.现有技术适用于直线的管道，二维重构的圆心在同一直线上，需要控制管道机器人沿直线行进，并且需要保持管道机器人姿态的稳定，适用范围有限。


技术实现要素：

4.本发明提供一种基于二维雷达的管道三维重建方法及装置，用以解决现有技术中适用范围有限的缺陷，实现更灵活的管道三维重建。
5.本发明提供一种基于二维雷达的管道三维重建方法，包括：
6.控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目标管道内移动时，基于所述二维雷达获取若干测量点处所述目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于所述惯性测量单元获取至少所述若干测量点处所述二维雷达的位姿数据；
7.基于所述位姿数据获取所述二维雷达的移动轨迹，基于所述移动轨迹和所述位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立所述目标管道的三维点云模型。
8.根据本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法，基于所述二维雷达获取若干测量点处所述目标管道内壁的二维轮廓数据，具体包括：
9.在等间隔或不等间隔的测量点处，沿垂直于所述二维雷达的运动方向，对所述目标管道内壁进行环向扫描测距，得到若干距离值，基于若干距离值及对应的扫描角度确定测量点处所述目标管道内壁的二维轮廓数据。
10.根据本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法，基于所述位姿数据获取所述二维雷达的移动轨迹，具体包括：
11.基于相邻两个测量点中前一测量点处所述位姿数据中的俯仰角和偏航角确定所述二维雷达的运动方向；
12.基于后一测量点与前一测量点的距离，确定相邻两个测量点的轨迹；
13.基于每相邻两个测量点的轨迹确定所述二维雷达的移动轨迹，以及后一测量点的位置。
14.根据本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法，基于所述移动轨迹和
所述位姿数据进行二维轮廓数据拼接，具体包括：
15.基于姿态角中的俯仰角和偏航角，确定所述二维雷达在获取所述二维轮廓数据时的扫描方向，基于所述扫描方向确定所述二维轮廓数据在所述移动轨迹上对应测量点处的拼接角度；
16.基于姿态角中的翻滚角对拼接后的所述二维轮廓数据进行旋转，以使所有所述二维轮廓数据中，管道内壁上任一条平行于所述移动轨迹的经向线上的若干距离值相互对齐。
17.根据本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法，所述运动方向垂直于俯仰角和偏航角所确定的二维平面，并指向相邻两个测量点中的后一测量点。
18.根据本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法，所述管道机器人在目标管道内匀速行驶，每间隔设定距离或设定时长，所述二维雷达扫描并获取当前测量点处所述目标管道内壁的二维轮廓数据。
19.根据本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法，所述二维雷达包括至少两个，至少两个所述二维雷达的扫描测距区域相互重合。
20.本发明还提供一种基于二维雷达的管道三维重建装置，包括：
21.数据获取模块，用于控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目标管道内移动时，基于所述二维雷达获取若干测量点处所述目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于所述惯性测量单元获取至少所述若干测量点处所述二维雷达的位姿数据；
22.三维重建模块，用于基于所述位姿数据获取所述二维雷达的移动轨迹，基于所述移动轨迹和所述位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立所述目标管道的三维点云模型。
23.本发明还提供一种基于二维雷达的管道三维重建系统，包括：
24.上述任一种所述的基于二维雷达的管道三维重建装置和设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人。
25.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述的基于二维雷达的管道三维重建方法的步骤。
26.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其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如上述任一种所述的基于二维雷达的管道三维重建方法的步骤。
27.本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建方法、装置及系统，基于管道机器人在目标管道内移动的过程中，设置于管道机器人上的二维雷达采集的目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集的二维雷达的位姿数据，进行目标管道的三维重建，能实现非直线的管道的三维重建，对于弯曲管道以及受压力造成管道部分弯曲的情况均可以进行重建，适用范围更广，并且能将降低对管道机器人的行走控制及管道环境的预先处理的要求。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术
描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建方法的流程示意图；
30.图2是本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建方法中测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据的示意图；
31.图3是本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建方法中二维雷达的移动方向的示意图；
32.图4是本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建装置的结构示意图；
33.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，且不涉及顺序。
36.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
37.为了克服现有技术的上述问题，本发明提供一种基于二维雷达的管道三维重建方法、装置及系统，其发明构思是，根据二维雷达的位姿数据对二维雷达采集的二维点云进行回正处理后，再基于位姿数据对回正后的二维点云进行拼接，得到三维点云，实现目标管道的三维重建。
38.图1是本发明提供的一种基于二维雷达的管道三维重建方法的流程示意图。下面结合图1描述本发明实施例的基于二维雷达的管道三维重建方法。如图1所示，该方法包括：步骤101、控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目标管道内移动时，基于二维雷达获取若干测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于惯性测量单元获取至少若干测量点处二维雷达的位姿数据。
39.具体地，本发明实施例提供的基于二维雷达的管道三维重建方法的执行主体为基于二维雷达的管道三维重建装置。该装置可以基于二维雷达采集的数据，进行管道内壁的
三维重建。
40.该装置控制管道机器人在目标管道内移动。管道机器人在目标管道内移动的过程中，设置于管道机器人上的二维雷达和惯性测量单元(imu，inertial measurement unit)分别采集数据。
41.二维雷达，是利用电磁波探测目标并进行二维成像的电子设备。
42.惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角及加速度的装置。
43.二维雷达采集雷达数据的位置，为测量点。测量点的数量为一个或多个。
44.在每一测量点处，二维雷达向目标管道内壁发射雷达信号，扫描目标管道内壁，基于上述雷达信号的发射信号，可以得到目标管道内壁的二维轮廓数据。
45.惯性测量单元至少在各测量点进行测量，获取各测量点处二维雷达的位姿数据。除此之外，惯性测量单元还可以在除了测量点之外的第一位置进行测量，获取各第一位置处二维雷达的位姿数据。
46.可选地，二维雷达以第一采样频率采集目标管道内壁的二维轮廓数据。
47.可选地，惯性测量单元以第二采样频率采集位姿数据。
48.需要说明的是，本发明实施例中，该装置控制管道机器人在目标管道内移动的过程中，不需要控制管道机器人沿直线行进，也不需要控制管道机器人的姿态。由于不进行管道机器人的姿态控制，管道机器人在行进过程中会发生姿态的变化。位姿数据，可以用于表征管道机器人的姿态。由于二维雷达是固定设置于管道机器人上的，因而位姿数据也可以用于表征二维雷达的姿态，称为二维雷达的位姿数据。
49.可选地，第二采样频率高于第一采样频率。
50.可选地，第二采样频率为第一采样频率的整数倍。
51.第一采样频率，可以根据管道机器人的移动速度、二维雷达的性能以及目标管道的长度和内径等实际情况设置。对于第一采样频率的具体值，本发明实施例不进行具体限定。
52.第二采样频率，可以根据管道机器人的移动速度、二维雷达的性能以及目标管道的长度和内径等实际情况设置。对于第二采样频率的具体值，本发明实施例不进行具体限定。
53.位姿数据，主要包括二维雷达的姿态角。姿态角是由本体(指管道机器人)坐标系与地理坐标系之间的关系确定的，用航向(yaw)角、俯仰(pitch)角和横滚(roll)角三个欧拉角表示。
54.航向角、俯仰角和横滚角，分别为欧拉角向量的y轴、x轴和z轴分量。
55.位姿数据包括各测量点对应的姿态角。
56.具体地，管道机器人位于测量点时，既采集目标管道内壁的二维轮廓数据又采集位姿数据。
57.对于每一测量点，在该测量点采集的位姿数据，为该测量点对应的姿态角。
58.基于二维雷达的管道三维重建装置，可以获取二维雷达采集的各测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集的各测量点处二维雷达的位姿数据。
59.步骤102、基于位姿数据获取二维雷达的移动轨迹，基于移动轨迹和位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立目标管道的三维点云模型。
60.具体地，二维轮廓数据由一系列的二维点云(如图2中的a至n所示，a、
…
、h、
…
、n分别表示一个测量点处的二维点云)构成。
61.由于管道机器人并未沿直线行进且行进过程中姿态会发生变化，测量点处的二维点云并不一定是沿管道截面，其采集的可能是一个斜切面(如图2中的h和n等)。
62.基于空间位置上相邻两处二维雷达的位姿数据之间的差异，可以确定上述两处之间的位置差。基于管道机器人移动的起点和/或重点，以及每相邻两处之间的位置差，可以获取二维雷达的移动轨迹。
63.在拼接二维轮廓数据的过程中，考虑二维雷达采集二维轮廓数据的姿态，基于移动轨迹和位姿数据，对二维轮廓数据进行拼接，得到目标管道的三维点云模型，获得目标管道的三维重建结果。
64.可选地，步骤102之后，可以基于目标管道的三维点云模型，可以对目标管道内壁的缺陷进行检测，还可以获知目标管道整体的走向和弯曲情况。
65.本发明实施例基于管道机器人在目标管道内移动的过程中，设置于管道机器人上的二维雷达采集的目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集的二维雷达的位姿数据，进行目标管道的三维重建，能实现非直线的管道的三维重建，对于弯曲管道以及受压力造成管道部分弯曲的情况均可以进行重建，适用范围更广，并且能将降低对管道机器人的行走控制及管道环境的预先处理的要求。
66.基于上述任一实施例的内容，基于二维雷达获取若干测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，具体包括：在等间隔或不等间隔的测量点处，沿垂直于二维雷达的运动方向，对目标管道内壁进行环向扫描测距，得到若干距离值，基于若干距离值及对应的扫描角度确定测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据。
67.具体地，相邻的任意两个测量点之间的间隔可以相等或者不等。
68.在每一测量点处，二维雷达沿垂直于自身的运动方向，对目标管道内壁进行环向扫描测距，得到至少一个距离值。
69.基于上述至少一个距离值对应的扫描角度，可以获取该测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据。
70.本发明实施例通过在等间隔或不等间隔的测量点处，沿垂直于二维雷达的运动方向，对目标管道内壁进行环向扫描测距，得到若干距离值，基于若干距离值及对应的扫描角度确定测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，能获取更准确的二维轮廓数据，从而能基于二维轮廓数据获取更准确的目标管道的三维点云模型。
71.基于上述任一实施例的内容，基于位姿数据获取二维雷达的移动轨迹，具体包括：基于相邻两个测量点中前一测量点处位姿数据中的俯仰角和偏航角确定二维雷达的运动方向。
72.具体地，对于每相邻两个测量点，依次基于其中前一测量点处位姿数据，确定上述每两个测量点间二维雷达的移动轨迹。
73.基于前一测量点处位姿数据中的俯仰角和偏航角，可以确定二维平面。
74.基于该二维平面，可以确定二维雷达从前一测量点处移动至后一测量点处的运动方向。
75.基于后一测量点与前一测量点的距离，确定相邻两个测量点的轨迹。
76.具体地，基于后一测量点与前一测量点之间的距离和二维雷达的运动方向，可以确定二维雷达从前一测量点处移动至后一测量点处的轨迹。
77.上一测量点与当前测量点之间的距离，可以根据管道机器人从上一测量点行进至当前测量点所移动的距离确定。
78.基于每相邻两个测量点的轨迹确定二维雷达的移动轨迹，以及后一测量点的位置。
79.具体地，连接每相邻两个测量点的轨迹，可以确定二维雷达的移动轨迹。
80.基于每相邻两个测量点的轨迹，可以依次得到各测量点的位置。
81.本发明实施例通过相邻两个测量点中前一测量点处的位姿数据，确定后一测量点的轨迹和位置，基于每相邻两个测量点的轨迹确定二维雷达的移动轨迹，能获取更准确的二维雷达的移动轨迹，从而能基于二维雷达的移动轨迹，获取更准确的目标管道的三维点云模型。
82.基于上述任一实施例的内容，基于移动轨迹和位姿数据进行二维轮廓数据拼接，具体包括：基于姿态角中的俯仰角和偏航角，确定二维雷达在获取二维轮廓数据时的扫描方向，基于扫描方向确定二维轮廓数据在移动轨迹上对应测量点处的拼接角度。
83.具体地，对于每一测量点，基于该测量点处位姿数据中的俯仰角和偏航角，可以确定二维平面。
84.该二维平面与目标管道界面之间的夹角，可以比纵横二维雷达在测量点处该获取二维轮廓数据时的扫描方向。
85.可以将该二维平面与目标管道界面之间的夹角，确定为二维轮廓数据在移动轨迹上对应测量点处的拼接角度。
86.基于移动轨迹上对应测量点处的拼接角度，拼接该测量点处的二维轮廓数据。
87.基于姿态角中的翻滚角对拼接后的二维轮廓数据进行旋转，以使所有二维轮廓数据中，管道内壁上任一条平行于移动轨迹的经向线上的若干距离值相互对齐。
88.具体地，在各测量点出的翻滚角不完全相同的情况下，存在部分测量点处的二维轮廓数据存在整体翻滚的现象。
89.可以基于姿态角中的翻滚角对拼接后的二维轮廓数据进行旋转，使得管道内壁上任一条平行于移动轨迹的经向线上的若干距离值相互对齐，消除二维轮廓数据存在的整体翻滚的现象，实现二维轮廓数据的回正。
90.本发明实施例通过基于姿态角中的俯仰角和偏航角确定二维轮廓数据在移动轨迹上对应测量点处的拼接角度，基于姿态角中的翻滚角对拼接后的二维轮廓数据进行旋转，实现二维轮廓数据的回正，能实现非直线的管道的三维重建，对于弯曲管道以及受压力造成管道部分弯曲的情况均可以进行重建，适用范围更广，并且能将降低对管道机器人的行走控制及管道环境的预先处理的要求。
91.基于上述任一实施例的内容，运动方向垂直于俯仰角和偏航角所确定的二维平面，并指向相邻两个测量点中的后一测量点。
92.具体地，对于任意一组相邻两个测量点，基于前一测量点处位姿数据中的俯仰角和偏航角，确定二维平面之后，可以将垂直于该二维平面并指向后一测量点的方向，确定为二维雷达从前一测量点处移动至后一测量点处的运动方向。
93.如图3所示，按照空间位置的排序，o1、o2和o3依次为三个测量点。
94.法向量垂直于测量点o1处的俯仰角和偏航角所确定的二维平面，并指向测量点o2。法向量的方向为二维雷达从测量点o1移动至测量点o2的运动方向。测量点o2与测量点o1之间的距离l1。
95.法向量垂直于测量点o2处的俯仰角和偏航角所确定的二维平面，并指向测量点o3。法向量的方向为二维雷达从测量点o2移动至测量点o3的运动方向。测量点o2与测量点o3之间的距离l2。
96.法向量垂直于测量点o3处的俯仰角和偏航角所确定的二维平面，并指向与测量点o3的后一个测量点。法向量的方向为二维雷达从测量点o3移动至测量点o3的后一个测量点的运动方向。
97.本技术实施例通过将垂直于俯仰角和偏航角所确定的二维平面，并指向相邻两个测量点中的后一测量点的方向确定为二维雷达的运动方向，获取的运动方向更准确，从而能获取更准确的二维雷达的移动轨迹，进而能基于二维雷达的移动轨迹获取更准确的目标管道的三维点云模型。
98.基于上述任一实施例的内容，管道机器人在目标管道内匀速行驶，每间隔设定距离或设定时长，二维雷达扫描并获取当前测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据。
99.具体地，可以控制管道机器人在目标管道内匀速行驶。
100.相邻两个测量点之间可以是等间隔的，二者之间的距离为设定距离。由于管道机器人匀速行驶，管道机器人从相邻两个测量点中的前一测量点移动至后一测量点的时长为设定时长。每间隔设定距离或设定时长，管道机器人可以从前一测量点移动至后一测量点。
101.在每一测量点处，二维雷达向目标管道内壁发射雷达信号，扫描目标管道内壁，基于上述雷达信号的发射信号，可以得到目标管道内壁的二维轮廓数据。
102.本发明实施例通过每间隔设定距离或设定时长，二维雷达扫描并获取当前测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，能够均匀地获取目标管道内壁的二维轮廓数据，从而能基于目标管道内壁的二维轮廓数据，获取更准确的目标管道的三维点云模型。
103.基于上述任一实施例的内容，二维雷达包括至少两个，至少两个二维雷达的扫描测距区域相互重合。
104.具体地，管道机器人上可以设置至少两个二维雷达。
105.上述至少两个二维雷达中，至少两个二维雷达的扫描测距区域相互重合，从而可以相互进行目标管道内壁的二维轮廓数据的校准，得到更准确的二维轮廓数据。
106.下面对本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建装置进行描述，下文描述的基于二维雷达的管道三维重建装置与上文描述的基于二维雷达的管道三维重建方法可相互对应参照。
107.图4是根据本发明实施例提供的基于二维雷达的管道三维重建装置的结构示意图。基于上述任一实施例的内容，如图4所示，该装置包括数据获取模块401和三维重建模块402，其中：
108.数据获取模块401，用于控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目
标管道内移动时，基于二维雷达获取若干测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于惯性测量单元获取至少若干测量点处二维雷达的位姿数据；
109.三维重建模块402，用于基于位姿数据获取二维雷达的移动轨迹，基于移动轨迹和位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立目标管道的三维点云模型。
110.具体地，数据获取模块401和三维重建模块402电连接。
111.数据获取模块401可以控制管道机器人在目标管道内移动。管道机器人在目标管道内移动的过程中，设置于管道机器人上的二维雷达和惯性测量单元分别采集数据。
112.数据获取模块401可以获取二维雷达采集的各测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集至少各测量点处二维雷达的位姿数据。
113.三维重建模块402基于空间位置上相邻两处二维雷达的位姿数据之间的差异，可以确定上述两处之间的位置差。三维重建模块402基于管道机器人移动的起点和/或重点，以及每相邻两处之间的位置差，可以获取二维雷达的移动轨迹。
114.三维重建模块402在拼接二维轮廓数据的过程中，考虑二维雷达采集二维轮廓数据的姿态，可以基于移动轨迹和位姿数据，对二维轮廓数据进行拼接，得到目标管道的三维点云模型，获得目标管道的三维重建结果。
115.可选地，数据获取模块401可以包括：
116.二维轮廓获取单元，用于在等间隔或不等间隔的测量点处，沿垂直于二维雷达的运动方向，对目标管道内壁进行环向扫描测距，得到若干距离值，基于若干距离值及对应的扫描角度确定测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据。
117.可选地，三维重建模块402可以包括：移动轨迹获取单元；
118.移动轨迹获取单元用于：
119.基于相邻两个测量点中前一测量点处位姿数据中的俯仰角和偏航角确定二维雷达的运动方向；
120.基于后一测量点与前一测量点的距离，确定相邻两个测量点的轨迹；
121.基于每相邻两个测量点的轨迹确定二维雷达的移动轨迹，以及后一测量点的位置。
122.可选地，三维重建模块402可以包括：数据拼接单元；
123.数据拼接单元具体用于：
124.基于姿态角中的俯仰角和偏航角，确定二维雷达在获取二维轮廓数据时的扫描方向，基于扫描方向确定二维轮廓数据在移动轨迹上对应测量点处的拼接角度；
125.基于姿态角中的翻滚角对拼接后的二维轮廓数据进行旋转，以使所有二维轮廓数据中，管道内壁上任一条平行于移动轨迹的经向线上的若干距离值相互对齐。
126.本发明实施例提供的基于二维雷达的管道三维重建装置，用于执行本发明上述基于二维雷达的管道三维重建方法，其实施方式与本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
127.该基于二维雷达的管道三维重建装置用于前述各实施例的基于二维雷达的管道三维重建方法。因此，在前述各实施例中的基于二维雷达的管道三维重建方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
128.本发明实施例基于管道机器人在目标管道内移动的过程中，设置于管道机器人上
的二维雷达采集的目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集的二维雷达的位姿数据，进行目标管道的三维重建，能实现非直线的管道的三维重建，对于弯曲管道以及受压力造成管道部分弯曲的情况均可以进行重建，适用范围更广，并且能将降低对管道机器人的行走控制及管道环境的预先处理的要求。
129.基于上述任一实施例的内容，一种基于二维雷达的管道三维重建系统包括：基于二维雷达的管道三维重建装置和设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人。
130.具体地，基于二维雷达的管道三维重建系统可以包括基于二维雷达的管道三维重建装置和管道机器人。
131.该管道机器人设置有二维雷达和惯性测量单元。
132.基于二维雷达的管道三维重建装置控制管道机器人在目标管道内移动。管道机器人在目标管道内移动的过程中，二维雷达和惯性测量单元分别采集数据。
133.基于二维雷达的管道三维重建装置基于二维雷达采集的目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集的二维雷达的位姿数据，进行目标管道的三维重建的过程，可以参见上述任一基于二维雷达的管道三维重建方法的实施例，此处不再赘述。
134.本发明实施例基于管道机器人在目标管道内移动的过程中，设置于管道机器人上的二维雷达采集的目标管道内壁的二维轮廓数据和惯性测量单元采集的二维雷达的位姿数据，进行目标管道的三维重建，能实现非直线的管道的三维重建，对于弯曲管道以及受压力造成管道部分弯曲的情况均可以进行重建，适用范围更广，并且能将降低对管道机器人的行走控制及管道环境的预先处理的要求。
135.图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communications interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储在存储器530中并可在处理器510上运行的逻辑指令，以执行上述各方法实施例提供的基于二维雷达的管道三维重建方法，该方法包括：控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目标管道内移动时，基于二维雷达获取若干测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于惯性测量单元获取至少若干测量点处二维雷达的位姿数据；基于位姿数据获取二维雷达的移动轨迹，基于移动轨迹和位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立目标管道的三维点云模型。
136.此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
137.本发明实施例提供的电子设备中的处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，其实施方式与本发明提供的基于二维雷达的管道三维重建方法的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
138.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的基于二维雷达的管道三维重建方法，该方法包括：控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目标管道内移动时，基于二维雷达获取若干测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于惯性测量单元获取至少若干测量点处二维雷达的位姿数据；基于位姿数据获取二维雷达的移动轨迹，基于移动轨迹和位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立目标管道的三维点云模型。
139.本发明实施例提供的计算机程序产品被执行时，实现上述基于二维雷达的管道三维重建方法，其具体的实施方式与前述方法的实施例中记载的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
140.又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于二维雷达的管道三维重建方法，该方法包括：控制设置有二维雷达和惯性测量单元的管道机器人在目标管道内移动时，基于二维雷达获取若干测量点处目标管道内壁的二维轮廓数据，并基于惯性测量单元获取至少若干测量点处二维雷达的位姿数据；基于位姿数据获取二维雷达的移动轨迹，基于移动轨迹和位姿数据对二维轮廓数据进行拼接，以建立目标管道的三维点云模型。
141.本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质上存储的计算机程序被执行时，实现上述基于二维雷达的管道三维重建方法，其具体的实施方式与前述方法的实施例中记载的实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。
142.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
143.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
144.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。