一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备的制作方法

1.本发明涉及室内三维空间采集设备领域，特别涉及一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备。


背景技术：

2.现阶段地理信息技术发展，自动驾驶、智慧城市催生高精地图采集、室内外三维一体化技术发展。对于建筑结构的采集，通常会使用到激光雷达和可视光镜头。
3.激光雷达使用时，通过叠加可见光照片进行解译计算来建立室内三维模型。单纯可视光镜头成本低廉，在室外采集过程中通过增加照片间的重叠度和精准的gps数据，通过一定算法计算可以建立三维模型。
4.但激光雷达成本高昂同时数据量极大，在实际使用中有很大难度，对真实室内建模通过叠加可视光数据才能生出彩色点云，而现有的使用单镜头、双镜头及多镜头的三维建模技术通常用于机器人及车辆，可视光镜头在室内空间的复杂环境中使用效果并不好，如上下楼梯、栏杆和门槛、家具都会对镜头造成视觉上的遮挡，导致难以计算照片重叠度，同时室内gps信号弱会导致其使用受到影响，因此，现有的使用激光雷达和可视光镜头进行三维建模的技术存在成本高昂、数据量极大导致使用不便以及对室内复杂情况建模效果不佳的问题，为此，我们提出一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备，可以有效解决背景技术中提出的现有的使用激光雷达和可视光镜头进行三维建模的技术存在的成本高昂、数据量极大导致使用不便以及对室内复杂情况建模效果不佳的问题。
6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备，包括电池组件和设置在电池组件上方的底座，所述电池组件和底座上设置有便携装置，所述底座的内部设置有稳定装置，所述底座的上方固定连接有可见光镜头，便携装置便于装置整体的携带，稳定装置便于装置的稳定运行。
7.所述可见光镜头整体为长方体结构，所述可见光镜头整体的四个侧面的每个面均分布有一个镜头，且所述可见光镜头整体的上方同样分布有一个镜头；设备采用前、后、左、右及顶部五个普通镜头形成可见光镜头，可见光镜头便于进行实时照片采集，增加的顶部相机便于专门针对室内顶部设施结构进行精细化信息采集。
8.所述便携装置包括固定连接在电池组件一侧的背带和固定连接在底座下方的头盔；背带便于电池组件的携带，头盔便于装置其他部件的携带和使用。通过对设备整体进行携带，人员佩戴后能便于对室内进行有规划的信息采集，在行走过程中将室内三维一次成型，使得形成低成本、减少反复扫描的工作量和数据冗余并有效降低视觉盲区的室内三维采集建模方案。
9.所述稳定装置包括固定连接在底座内部的惯导仪和增稳云台，所述增稳云台分别
和可见光镜头以及底座固定连接。惯导仪便于保证在室内封闭空间中的位置定位，增稳云台便于防止多镜头的不稳定。
10.本设备通过设置多个镜头保证一次性采集所有角度的数据，通过增加增稳云台来改善在数据采集过程中的稳定性，以提高数据的质量，达到室内三维空间全方位快速建模的效果。
11.本设备采用多镜头组合的可见光视觉三维采集形式，相较于激光采集成本低廉、数据量少，而相较于其他多镜头方案，通过特别增加顶部的镜头，保证室内三维数据采集过程中顶部细节的完整性，但没有增加底部镜头是由于室内环境地面纹理应用需求相对较少，另外可人工进行修补。另一方面头戴式能够避免作业人员对采集设备的遮挡。而对于人工作中姿势对设备角度的干扰，在配合惯导仪的基础上，通过设置增稳云台，保证作业设备始终处于水平状态，提高了数据精度，本设计中，惯导仪为惯导传感器。
12.优选地，所述底座的内部的设置有计算模块。惯导仪的信号输出端连接计算模块的信号输入端，可见光镜头的信号输出端连接计算模块的信号输入端，底座的一侧开设有用于放置存储卡的存储卡槽。存储卡槽中安装有存储卡，计算模块实时计算五个镜头的数据并形成实时点云，最终实时点云数据存储在存储卡槽中的存储卡中。
13.优选地，所述电池组件的正负极均连接有一根软质连接线，两个所述软质连接线的另一端贯穿底座的侧面并和计算模块进行连接。两个软质连接线用于连接电池组件内的电池和计算模块来对计算模块供电。软质连接线和电池组件内的电池以及计算模块的接线方式为现有技术，是本领域技术人员能够实现的。
14.优选地，所述电池组件包括可充电式磷酸铁锂电池组，所述可充电式磷酸铁锂电池组位于电池组件的内部。
15.优选地，所述底座的一侧固定连接有开关。
16.优选地，所述存储卡槽和开关位于底座的同一侧。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
18.本设备采用多镜头组合的可见光视觉三维采集形式，相较于激光采集成本低廉、数据量少，而相较于其他多镜头方案，通过特别增加顶部的镜头，保证室内三维数据采集过程中顶部细节的完整性，本设备的头戴式设计能够避免作业人员对采集设备的遮挡，并通过惯导仪和增稳云台的设计，保证作业设备始终处于水平状态，提高了数据精度，以达到室内三维空间全方位快速建模的效果，解决了现有使用激光雷达和可视光镜头进行三维建模的技术存在的成本高昂、数据量极大导致使用不便以及对室内复杂情况建模效果不佳的问题。
附图说明
19.图1为本发明一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备的立体图；
20.图2为本发明一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备的底座及其上方连接结构主视剖视图；
21.图3为本发明一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备的底座及其上方连接结构俯视图；
22.图4为本发明一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备的增稳云台立体
图；
23.图5为本发明一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备的系统框图。
24.图中：1、电池组件；2、底座；3、便携装置；31、背带；32、头盔；4、稳定装置；41、惯导仪；42、增稳云台；5、可见光镜头；7、软质连接线；8、存储卡槽；9、开关。
具体实施方式
25.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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中的具体含义。
28.请参照图1—5所示，本发明为一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备，包括电池组件1和设置在电池组件1上方的底座2，电池组件1和底座2上设置有便携装置3，底座2的内部设置有稳定装置4，底座2的上方固定连接有可见光镜头5；便携装置3便于装置整体的携带，稳定装置4便于装置的稳定运行。
29.可见光镜头5整体为长方体结构，可见光镜头5整体的四个侧面的每个面均分布有一个镜头，可见光镜头5整体的上方分布有一个镜头，设备采用前、后、左、右及顶部五个普通镜头形成可见光镜头5，可见光镜头5便于进行实时照片采集，增加的顶部相机便于专门针对室内顶部设施结构进行精细化信息采集。
30.便携装置3包括固定连接在电池组件1一侧的背带31和固定连接在底座2下方的头盔32；背带31便于电池组件1的携带，头盔32便于装置其他部件的携带和使用。通过对设备整体进行携带，人员佩戴后能便于对室内进行有规划的信息采集，在行走过程中将室内三维一次成型，使得形成低成本、减少反复扫描的工作量和数据冗余并有效降低视觉盲区的室内三维采集建模方案。
31.稳定装置4包括固定连接在底座2内部的惯导仪41和增稳云台42，增稳云台42分别和可见光镜头5以及底座2固定连接。惯导仪41便于保证在室内封闭空间中的位置定位，增稳云台42便于防止多镜头的不稳定。
32.本设备通过设置多个镜头保证一次性采集所有角度的数据，通过增加增稳云台42来改善在数据采集过程中的稳定性，以提高数据的质量，达到室内三维空间全方位快速建模的效果。
33.本设备采用多镜头组合的可见光视觉三维采集形式，相较于激光采集成本低廉、数据量少，而相较于其他多镜头方案，通过特别增加顶部的镜头，保证室内三维数据采集过
程中顶部细节的完整性，但没有增加底部镜头是由于室内环境地面纹理应用需求相对较少，另外可人工进行修补。另一方面头戴式能够避免作业人员对采集设备的遮挡。而对于人工作中姿势对设备角度的干扰，在配合惯导仪41的基础上，通过设置增稳云台42，保证作业设备始终处于水平状态，提高了数据精度，本设计中，惯导仪41为惯导传感器。
34.其中，底座2的内部的设置有计算模块；惯导仪41的信号输出端连接计算模块的信号输入端，可见光镜头5的信号输出端连接计算模块的信号输入端，底座2的一侧开设有用于放置存储卡的存储卡槽8。存储卡槽8中安装有存储卡，计算模块实时计算五个镜头的数据并形成实时点云，最终实时点云数据存储在存储卡槽8中的存储卡中。
35.其中，电池组件1的正负极均连接有一根软质连接线7，两个软质连接线7的另一端贯穿底座2的侧面并和计算模块进行连接。两个软质连接线7用于连接电池组件1内的电池和计算模块来对计算模块供电。软质连接线7和电池组件1内的电池以及计算模块的接线方式为现有技术，是本领域技术人员能够实现的。
36.其中，电池组件1包括可充电式磷酸铁锂电池组，可充电式磷酸铁锂电池组位于电池组件1的内部。
37.其中，底座2的一侧固定连接有开关9。
38.其中，存储卡槽8和开关9位于底座2的同一侧。
39.本发明工作原理：
40.请参照图1-5所示，本发明为一种五个镜头的增稳头戴式室内三维空间采集设备，工作时：
41.第一步，工作人员将存储卡放入存储卡槽8中，将电池组件1背在背上，将头盔32固定在头部。背包电池组采用可充电式磷酸铁锂电池，通过两根软质连接线7同设备底座2相连，进行供电。
42.第二步，打开开关9启动设备，人员在室内行走扫描作业区域进行数据采集，增稳云台42保障数据采集过程中不因轻微颠簸或头部意外倾斜而使得数据失效。
43.第三步，通过设备中可见光镜头5上的五个方向的镜头进行实时照片采集，计算模块和惯导仪41在底座2中，惯导仪41保证在室内封闭空间中的位置定位，计算模块实时计算五个镜头的数据并形成实时点云，最终实时点云数据存储在储存卡中。
44.第四步，数据采集完毕，关闭电源开关9，将存储卡取出进行数据的后续处理，数据存储为通用格式，可以在各种商业软件中进行处理。
45.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。