一种室内三维扫描仪的设想


我在工作过程中,经常会碰到要把已有的建筑内空间生成三维模型的需要。以前的做法一般是调出建筑图纸,用各种软件进行三维建模。可是碰到年代久远没有图纸,或者不规则内表面(比如山洞内),就非常困难了。现在市场上商业化的解决方案,一个是贵,一套机器几十万;另一个是需要的时间长。都很不方便。

我之前根据Ciclop 3D扫描仪的原理,设想了一个方案。这个Ciclop 3D扫描仪是用线性激光和摄像头,通过激光线相对于摄像头中心线位置的偏移解算距离信息。优点是速度快,结构简单。可是由于摄像头本身的局限(精度、镜头畸变等等),精度不是很高,对于大空间来说也比较困难。

现在这个设想是基于激光测距模块的。某宝上能买到的测距模块可以达到80m量程,精度可以达到1mm级,对于室内空间建模来说足够了。

基本原理就是工控机带动激光测距模块进行水平360°,垂直-45°~+90°的单点测距,形成点云了以后进行后处理。如果扫描角度分辨率能达到0.1°的话,30米外的分辨率能达到0.05米,足够用了。

3d建模.jpg

现在还只是一个想法,请大家不吝赐教。

 

来自:聊天生活广场 / 奇思妙想
1
2019-3-7 15:54:18
badbug(作者)
1楼

标签怎到喷气推进了?怎么改啊?

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2楼

假设一个切面1000个点(这很稀疏了),共1200个切面(也很稀疏),又假设淘宝测距仪能每秒钟给出1000个测量值,那么扫描一间屋子至少需要20分钟。

实际上普通激光测距模块能每秒给10个数据都不错了,也就是说需要一天半才能得到一个稀疏的模型。

[修改于 1 年前 - 2019-03-07 16:05:42]

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badbug(作者)
3楼
引用:虎哥 发表于2 楼的内容:
假设一个切面1000个点(这很稀疏了),共1200个切面(也很稀疏),又假设淘宝测距仪能每秒钟给出1.....

要能3小时扫出来就求神拜佛了,我见过国内一家建筑公司,一整天还没扫完

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4楼

用相位方式解算距离比较快。

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2019-03-09 15:46:30
2019-3-9 15:46:30
5楼

Daydream...

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6楼

用现成的自动驾驶汽车的激光雷达,一个强大的软件和计算机,就能实现这个功能了,然后它的造价估计就和市面上的一样了

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7楼

上周在华测的展会上看到了一个产品能满足这个需求

传感器是两轴旋转的

三维点云数据可以实时合成显示在平板上

http://www.huace.cn/product/product_show1/401

image.png

 

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2019-03-10 11:19:13
8楼

这个重点根本不在扫描,而如楼上的产品名字所述,最难最重要的是做slam室内定位,一边扫一边扩充地图,还一边定位。

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2020-02-26 11:27:21
2020-2-26 11:27:21
9楼

这是初代激光雷达的模型,将激光测距模块360度旋转,然后再做一个升降机构

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10楼

再加个无人机

让它一个一个房间自己建模去

而且悬空扫描

720度无死角

[修改于 1 天前 - 2020-02-26 11:59:30]

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11楼

mark,希望楼主成功。我的想法是可以不用激光模块驻点扫描,用视觉识别扫描大部分点,但是部分标定点还是用激光模块精确测量,我觉得生成点云速度应该会足够可观,视觉识别的话,精度5mm估计还是能保证的。另一个难点是全屋扫描的定位问题,能否用多个设备同时工作(相互之间的位置要能看见)来实现?我家房子装修的时候,我有过类似的想法,但最后是自己买了个激光测距表配合卷尺完成了建模工作,精度较低,也是因为定位问题导致最后测绘有1cm级别的误差

[修改于 1 天前 - 2020-02-26 15:49:04]

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12楼

我倒是觉得硬件条件的缺乏可否用软件补齐,没必要扫描那么多点,可以参考人类的视觉原理,人是可以识别出平面的物体的,装置上装上一个摄像头,利用人工智能的算法识别到空荡的墙,地板,天花板等接近平面的物体,这些位置就直接使用线性预测的数值填充,重点扫描细节比较多的部分,这样就可以减少扫描的量了。


当然这样需要比较强大的算法技巧

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13楼

 咱们换一个思路,通过增加传感器数量来减少测量时间,例如把许多测距模块间隔一定距离并排安装在一个圆柱体上,做成可拼接的模块化,让机器成为一个直接顶到天花板的圆柱,那只用转一圈就可以获得全部数据,成本确实上升了,但测量时间可以大大缩短。


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14楼

1582725771(1).jpg
或者可以用这种全景相机,在同一垂直轴线上取两个相距较远的拍摄点,然后用某种人工智能视觉算法,把两张不同的全景图合成成立体场景,不过可能需要在墙壁上设置一些视觉定位点。


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