点云入门笔记(一):点云数据及获取
1、點云:點云是某個坐標系下的點的數據集。點包含了豐富的信息,包括三維坐標 X,Y,Z、顏色、分類值、強度值、時間等等。點云在組成特點上分為兩種,一種是有序點云,一種是無序點云。
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有序點云:一般由深度圖還原的點云,有序點云按照圖方陣一行一行的,從左上角到右下角排列,當然其中有一些無效點因為。有序點云按順序排列,可以很容易的找到它的相鄰點信息。有序點云在某些處理的時候還是很便利的,但是很多情況下是無法獲取有序點云的。
無序點云:無序點云就是其中的點的集合,點排列之間沒有任何順序,點的順序交換后沒有任何影響。是比較普遍的點云形式,有序點云也可看做無序點云來處理。
2、點云獲取方式:
??????? (1)激光掃描儀(Laser Scanner/ LiDAR Light Detection And Ranging),激光三維掃描儀它是利用激光測距的原理,通過記錄被測物體表面大量的密集的點的三維坐標、反射率和紋理等信息,可快速復建出被測目標的三維模型及線、面、體等各種圖件數據。 主要應用于逆向工程,負責曲面抄數,工件三維測量,針對現有三維實物(樣品或模型)在沒有技術文檔的情況下,可快速測得物體的輪廓集合數據,并加以建構,編輯,修改生成通用輸出格式的曲面數字化模型。分為星載、機載、地面、移動等激光雷達,原理如下圖所示。
??????? (2)深度相機(depth camera):通過近紅外激光器把具有結構特征的光線投影到物體上,通過紅外攝像頭采集得到深度信息,如微軟的Kinect, Kinect 2。特點:成本低,計算量小·主動光源,夜晚也可用·觀測該范圍和距離有限·應用:室內機器人. AR/VR
??????? (3)雙目相機 (Stereo Camera):使用兩個相機從不同位置獲取物體的兩幅圖像,通過計算對應點的位置偏差,使用三角原理( Triangulation)計算點的三維坐標。特點:成本低、室內室外都適用、對環境光敏感。缺點:基線限制了測量范圍
??????? (4)光學相機多視角重建
????????SFM運動結構恢復(Structure frommotion):給出多幅圖像及其圖像特征點的對應集合,估計3D點的位置和攝像機姿態(運動)·特點:成本低,使用高精度相機和更穩定的平臺(有GPS/IMU)可以進行高精度測量,計算量大
總結
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