全景地图快速采集装置及方法与流程

本发明涉及全景地图领域，特别涉及一种全景地图快速采集装置及方法。

背景技术：

传统全景图像拍摄将一台数码相机架设在云台中，通过转动云台拍摄图像并且给每张图像留有一定的相互重叠区域，从而保证后期拼合照片时保证场景的连续。传统全景图像拍摄存在如下问题：拍摄过程繁琐，严重依赖于摄影人员的技术水平，在后期计算机合成时，处理工作量也较大；另外，每张图像无法记录gps坐标，无法进行gis空间搜索。全景图像制作效率低，无法满足全景地图制作过程中，浏览路径上连续间隔位置的大量全景图像采集需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能快速、高效一次性完成360度图像采集、能赋予每张图像gps坐标、全景图像制作效率较高的全景地图快速采集装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种全景地图快速采集装置，包括全景地图数据采集装置、智能终端和后端计算机，所述智能终端上安装有全景地图移动采集app，所述后端计算机上安装有全景地图制作和发布软件系统，所述全景地图数据采集装置包括图像采集模块、地理位置数据采集模块、存储模块、电源供电模块、无线通信模块和嵌入式软件控制系统，所述图像采集模块包括六台鱼眼镜头照相机，其中五台所述鱼眼镜头照相机按照等边五边形布局方式平均分布在五侧，另外一台所述鱼眼镜头照相机安装在所述全景地图数据采集装置的顶部用于拍摄天空，所述嵌入式软件控制系统同时向六台所述鱼眼镜头照相机发送图像数据采集指令，六台所述鱼眼镜头照相机收到所述图像数据采集指令后进行图像数据采集，并将采集的全景图像通过所述嵌入式软件控制系统传送到所述存储模块进行存储；

所述地理位置数据采集模块向所述嵌入式软件控制系统推送定位坐标数据，当满足间隔采集时间或间隔距离条件时，所述嵌入式软件控制系统向所述图像采集模块发送图像数据采集指令，同时记录下所述定位坐标数据，并向所述存储模块发送轨迹点存储指令，所述存储模块收到所述轨迹点存储指令后存储所述定位坐标数据；所述电源供电模块与所述嵌入式软件控制系统连接、用于为所述全景地图数据采集装置提供电能；所述无线通信模块与所述嵌入式软件控制系统连接、用于接收所述全景地图移动采集app下发的相关配置和数据采集指令；通过数据线将所述存储模块中存储的数据复制到所述后端计算机中，通过全景地图制作和发布软件系统自动融合采集路径上采集所有的全景图像形成全景地图。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述鱼眼镜头照相机为500万像素工业级鱼眼镜头照相机。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述图像数据采集指令和轨迹点存储指令中均包含采集序列号，并将所述采集序列号分别存储在采集的全景图像和定位坐标数据中。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，对每条采集路径开始采集时，所述采集序列号被重置为1，在当前所述采集路径上对每个采集位置点进行数据采集时，所述采集序列号自增1。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述存储模块采用支持sata接口的2.5寸固态硬盘作为存储介质。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述存储模块按采集路径存储的数据包括采集的全景图像、采集的轨迹数据和系统配置数据，每条采集路径对应相应的采集路径目录。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述采集路径目录中存放有相机采集图像目录、轨迹目录和配置目录，所述相机采集图像目录包括第一台照相机采集图像目录、第二台照相机采集图像目录、第三台照相机采集图像目录、第四台照相机采集图像目录、第五台照相机采集图像目录、第六台照相机采集图像目录。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述第一台照相机采集图像目录、第二台照相机采集图像目录、第三台照相机采集图像目录、第四台照相机采集图像目录、第五台照相机采集图像目录和第六台照相机采集图像目录分别存储对应鱼眼镜头照相机连续采集的图像文件，所述图像文件的名称与所述采集序列号保持一致；所述轨迹目录中至少存储有对应采集路径上每个采集点的采集序列号、定位坐标数据、行走速度、角度、高程、坐标精度和采集时间；所述配置目录中至少存储有本次采集所配置的采集路径名称、采集开始时间和采集停止时间。

在本发明所述的全景地图快速采集装置中，所述地理位置数据采集模块集成北斗、gps、格洛纳斯和伽利略卫星导航模式。

本发明还涉及一种全景地图快速采集方法，包括如下步骤：

a)全景地图数据采集装置开机通电后进行设备自检，启动无线通信模块，等待全景地图移动采集app连接；

b)智能终端开启蓝牙设备后，启动所述全景地图移动采集app，所述全景地图移动采集app自动寻找附近指定的蓝牙热点，并自动建立连接；

c)所述全景地图数据采集装置通过所述无线通信模块，将设备运行状态信息上报给所述全景地图移动采集app，并通过所述全景地图移动采集app进行展示；所述设备运行状态信息至少包括电池电量剩余百分比、预估电量剩余时间、磁盘总容量、磁盘剩余总容量、磁盘剩余百分比，搜星数量、当前定位方式、当前定位坐标数据、高程、行走角度、行走速度、坐标精度值、拍摄图像间隔时间、间隔距离和拍摄图像缩略图；

d)进行路径全景地图数据采集时，通过所述全景地图移动采集app配置采集路径任务名称到所述全景地图数据采集装置，并下发开始采集指令，按照设定间隔距离进行全景图像的采集；

e)嵌入式软件控制系统首次收到所述开始采集指令，立即在存储模块中创建采集路径目录、相机采集图像目录、轨迹目录和配置目录，并存储配置参数文件在所述配置目录中；

f)所述嵌入式软件控制系统实时获得地理位置数据采集模块推送的定位坐标数据，并记录下上一次采集时间和定位坐标数据，初始值为首次接收到推送定位坐标数据时的时间和定位坐标数据；

g)所述嵌入式软件控制系统每次接收到所述地理位置数据采集模块推送的定位坐标数据时，均计算与上次采集的时间差和距离差，当间隔时间或间隔距离满足判断条件时，所述嵌入式软件控制系统触发图像数据采集指令给图像采集模块，使六台鱼眼镜头照相机在同一地点同时采集图像，并将采集的图像存储到所述存储模块中，所述嵌入式软件控制系统同时也将轨迹点数据新增到所述轨迹目录内的轨迹文件中；

h)通过所述全景地图移动采集app下发采集路径停止指令，所述全景地图数据采集装置停止工作；

i)人工取下所述存储模块，通过硬盘数据线将所述采集路径目录复制到后端计算机中；

j)在全景地图制作和发布软件系统中指定选择相应的采集路径目录，完成采集点的全景图像融合和拼接，结合轨迹数据生成全景地图，并提供web服务访问的功能。

实施本发明的全景地图快速采集装置及方法，具有以下有益效果：由于利用全景地图数据采集装置、智能终端和后端计算机，智能终端上安装有全景地图移动采集app，后端计算机上安装有全景地图制作和发布软件系统，全景地图数据采集装置包括图像采集模块、地理位置数据采集模块、存储模块、电源供电模块、无线通信模块和嵌入式软件控制系统，图像采集模块包括六台鱼眼镜头照相机，能快速、高效一次性完成360度图像采集，通过地理位置数据采集模块可以赋予每张图像gps坐标；在全景地图快速采集装置按行走路径保持均衡速度移动过程中，全景地图快速采集装置通过固定间距或固定时间差，连续采集不同地点的全景图像，并记录全景图像的顺序；后端计算机将采集的连续全景图像通过计算机进行融合处理，形成可以按行走路径导航浏览的全景地图，因此能快速、高效一次性完成360度图像采集、能赋予每张图像gps坐标、全景图像制作效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明全景地图快速采集装置及方法一个实施例中装置的结构示意图；

图2为所述实施例中图像采集模块中六台鱼眼镜头照相机的布局图；

图3为所述实施例中采集数据存储目录的示意图；

图4为所述实施例中方法的流程图。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明全景地图快速采集装置及方法实施例中，其全景地图快速采集装置的结构示意图如图1所示。图1中，该全景地图快速采集装置包括全景地图数据采集装置1、智能终端2和后端计算机3，其中，智能终端2上安装有全景地图移动采集app，该全景地图移动采集app为基于android操作系统的全景地图移动采集app，用于进行近距离采集过程操作控制，后端计算机3上安装有全景地图制作和发布软件系统，全景地图数据采集装置1包括图像采集模块11、地理位置数据采集模块12、存储模块13、电源供电模块14、无线通信模块15和嵌入式软件控制系统16。

图像采集模块11包括六台鱼眼镜头照相机，其中五台鱼眼镜头照相机按照等边五边形布局方式平均分布在五侧，另外一台鱼眼镜头照相机安装在全景地图数据采集装置的顶部用于拍摄天空，图2为本实施例中图像采集模块中六台鱼眼镜头照相机的布局图，通过图像采集模块11可以对同一地点不同方向和角度同时采集六张图像，从而达到拍摄地点360度图像采集，并且每张图像保留相互重叠区域。上述鱼眼镜头照相机为500万像素工业级鱼眼镜头照相机。

进行图像数据采集时，由嵌入式软件控制系统16同时并发向六台鱼眼镜头照相机发送图像数据采集指令，六台鱼眼镜头照相机收到到图像数据采集指令后，立即进行图像数据采集，并将采集的全景图像通过嵌入式软件控制系统16传送到存储模块13进行存储。

进行图像数据采集时，地理位置数据采集模块12向嵌入式软件控制系统16推送定位坐标数据，软件控制系统16准实时接收地理位置数据采集模块12推送的定位坐标数据，当满足间隔采集时间(时间差)或间隔距离条件(距离间隔)时，嵌入式软件控制系统16向图像采集模块11发送图像数据采集指令，同时记录下定位坐标数据，并向存储模块13发送轨迹点存储指令，存储模块13收到轨迹点存储指令后存储定位坐标数据。

电源供电模块14与嵌入式软件控制系统16连接、用于为该全景地图数据采集装置1提供电能；本实施例中，电源供电模块14采用12v80ah蓄电池提供电能，最小支持连续6小时工作。

无线通信模块15与嵌入式软件控制系统16连接、用于接收全景地图移动采集app下发的相关配置和数据采集指令；该无线通信模块15为低功耗蓝牙模块。当智能终端2打开蓝牙后，启动全景地图移动采集app，通过蓝牙自动无线连接无线通信模块15，实现全景地图移动采集app与全景地图数据采集装置1之间无线通信。全景地图移动采集app配置装置参数时，通过无线通信模块15首先接受到配置数据后，嵌入式软件控制系统16从无线通信模块15读取到配置数据，通过存储模块13进行存储。

本实施例中，嵌入式软件控制系统16采用linux嵌入式操作系统，系统开机后由电源供电模块14提供电能，系统进行自检检查图像采集模块11、地理位置数据采集模块12、存储模块13、电源供电模块14和无线通信模块15是否能正常运行；图像采集模块11、地理位置数据采集模块12、存储模块13、电源供电模块14和无线通信模块15相互之间均通过嵌入式软件控制系统16进行数据流和控制流的交互。通过数据线将存储模块13中存储的数据复制到后端计算机3中，通过后端计算机中的全景地图制作和发布软件系统自动融合采集路径上采集所有的全景图像形成全景地图。

本发明通过图像采集模块11能全自动化拍摄同一地点360度全景图像，全面提升全景地图制作过程中采集固定位置点的全景图像的效率和精度，有效降低成本，并能提升质量；通过采集路径设定相同距离间隔或时间差，自动连续采集不同地点的全景图像，最终通过后端计算机3自动融合采集路径上所有采集图像进而形成全景地图，显著提升全景地图的制作效率和质量。

本实施例中，上述图像数据采集指令和轨迹点存储指令中均包含采集序列号，并将采集序列号分别存储在采集的全景图像和定位坐标数据中。通过相同的采集序列号可以建立地理位置数据采集模块12所采集的定位坐标数据与图像采集模块11所采集的全景图像之间的相关性。对每条采集路径开始采集时，采集序列号被重置为1，在当前采集路径上对每个采集位置点进行数据采集时，采集序列号自增1，从而保证每条采集路径上采集序列号的唯一性。

全景地图数据采集装置1在空间位置不断移动过程中进行全景图像、定位坐标数据的采集以及相应数据的存储，存储模块13的设计重点考虑防震、写入读取性能和稳定性，使用支持sata接口的2.5寸固态硬盘做为存储介质。存储模块13接收到嵌入式软件控制系统16发送的存储指令，将需要存储的数据存储到指定位置。存储模块13按采集路径存储的数据包括采集的全景图像、采集的轨迹数据和系统配置数据，每条采集路径对应相应的采集路径目录。嵌入式软件控制系统16可保证采集路径目录的唯一性。

图3为本实施例中采集数据存储目录的示意图，图3中，采集路径目录中存放有相机采集图像目录、轨迹目录和配置目录，每次进行路径采集时，会按照用户输入的采集路径名称自动创建采集路径目录，其中存储该采集路径的所有采集数据。

上述相机采集图像目录包括第一台照相机采集图像目录、第二台照相机采集图像目录、第三台照相机采集图像目录、第四台照相机采集图像目录、第五台照相机采集图像目录、第六台照相机采集图像目录。第一台照相机采集图像目录、第二台照相机采集图像目录、第三台照相机采集图像目录、第四台照相机采集图像目录、第五台照相机采集图像目录和第六台照相机采集图像目录分别存储对应鱼眼镜头照相机连续采集的图像文件，该图像文件的名称与采集序列号保持一致。例如：第一台照相机采集图像目录存储1.jpg，2.jpg，3.jpg，4.jpg，…；第二台照相机采集图像目录存储1.jpg，2.jpg，3.jpg，4.jpg，…；以此类推，第六台照相机采集图像目录存储1.jpg，2.jpg，3.jpg，4.jpg，…。其中，其中1.jpg表示本采集路径第一个采集点的采集图像，2.jpg表示本采集路径第二个采集点的采集图像，3.jpg表示本采集路径第三个采集点的采集图像，4.jpg表示本采集路径第四个采集点的采集图像，以此类推。

本实施例中，轨迹目录存储采集路径上每个采集点、地理空间位置以及行走速度、角度、高程等相关数据，即至少存储有对应采集路径上每个采集点的采集序列号、定位坐标数据、行走速度、角度、高程、坐标精度和采集时间。配置目录中至少存储有本次采集所配置的采集路径名称、采集开始时间和采集停止时间。

为提高定位响应时间、精度和可靠性，地理位置数据采集模块12高度集成中国北斗、美国gps、俄罗斯格洛纳斯和欧盟伽利略四种卫星导航模式。

本发明还涉及一种全景地图快速采集方法，其流程图如图4所示。图4中，该全景地图快速采集方法包括如下步骤：

步骤s01全景地图数据采集装置开机通电后进行设备自检，启动无线通信模块，等待全景地图移动采集app连接：本步骤中，全景地图数据采集装置开机通电后进行设备自检，启动无线通信模块(即蓝牙模块)，等待全景地图移动采集app连接。

步骤s02智能终端开启蓝牙设备后，启动全景地图移动采集app，全景地图移动采集app自动寻找附近指定的蓝牙热点，并自动建立连接：本步骤中，智能终端开启蓝牙设备后，启动全景地图移动采集app，全景地图移动采集app自动寻找附近指定的蓝牙热点，并自动建立连接。

步骤s03全景地图数据采集装置通过无线通信模块，将设备运行状态信息上报给全景地图移动采集app，并通过全景地图移动采集app进行展示：本步骤中，全景地图数据采集装置通过蓝牙无线通信，即通过无线通信模块，将设备运行状态信息上报给全景地图移动采集app，并通过全景地图移动采集app进行展示。上述设备运行状态信息至少包括电池电量剩余百分比、预估电量剩余时间、磁盘总容量、磁盘剩余总容量、磁盘剩余百分比，搜星数量、当前定位方式、当前定位坐标数据、高程、行走角度、行走速度、坐标精度值、拍摄图像间隔时间、间隔距离和拍摄图像缩略图等。

步骤s04进行路径全景地图数据采集时，通过全景地图移动采集app配置采集路径任务名称到全景地图数据采集装置，并下发开始采集指令，按照设定间隔距离进行全景图像的采集：本步骤中，进行路径全景地图数据采集时，通过全景地图移动采集app配置采集路径任务名称到全景地图数据采集装置，并下发开始采集指令，按照设定间隔距离进行全景图像的采集。本实施例中，设定间隔距离为3米，当然，在本实施例的一些情况下，设定间隔距离可根据实际情况的不同而进行相应调整。

步骤s05嵌入式软件控制系统首次收到开始采集指令，立即在存储模块中创建采集路径目录、相机采集图像目录、轨迹目录和配置目录，并存储配置参数文件在配置目录中：本步骤中，嵌入式软件控制系统首次收到开始采集指令，立即在存储模块中创建采集路径目录、相机采集图像目录、轨迹目录和配置目录，并存储配置参数文件在配置目录中。

步骤s06嵌入式软件控制系统实时获得地理位置数据采集模块推送的定位坐标数据，并记录下上一次采集时间和定位坐标数据，初始值为首次接收到推送定位坐标数据时的时间和定位坐标数据：本步骤中，嵌入式软件控制系统实时获得地理位置数据采集模块推送的定位坐标数据，并记录下上一次采集时间和定位坐标数据，初始值为首次接收到推送定位坐标数据时的时间和定位坐标数据。

步骤s07嵌入式软件控制系统每次接收到地理位置数据采集模块推送的定位坐标数据时，均计算与上次采集的时间差和距离差，当间隔时间或间隔距离满足判断条件时，嵌入式软件控制系统触发图像数据采集指令给图像采集模块，使六台鱼眼镜头照相机在同一地点同时采集图像，并将采集的图像存储到存储模块中，嵌入式软件控制系统同时也将轨迹点数据新增到轨迹目录内的轨迹文件中：本步骤中，嵌入式软件控制系统每次接收到地理位置数据采集模块推送的定位坐标数据时，均计算与上次采集的时间差和距离差，当间隔时间或间隔距离满足判断条件时，嵌入式软件控制系统触发图像数据采集指令给图像采集模块，使六台鱼眼镜头照相机在同一地点同时采集图像，并将采集的图像存储到存储模块中，具体是存储到固态硬盘中，同时嵌入式软件控制系统也将轨迹点数据新增到轨迹目录内的轨迹文件中。

步骤s08通过全景地图移动采集app下发采集路径停止指令，全景地图数据采集装置停止工作：本步骤中，本步骤中，通过全景地图移动采集app下发采集路径停止指令，全景地图数据采集装置收到该采集路径停止指令后停止工作。

步骤s09人工取下存储模块，通过硬盘数据线将采集路径目录复制到后端计算机中：人工取下存储模块，通过硬盘数据线将采集路径目录复制到后端计算机中，该存储模块为固态硬盘，因此本步骤中，其实就是人工取下全景地图数据采集装置中的固态硬盘，通过硬盘数据线将采集路径目录(也就是导出采集路径中全景图像和采集路径轨迹数据)复制到后端计算机中。

步骤s10在全景地图制作和发布软件系统中指定选择相应的采集路径目录，完成采集点的全景图像融合和拼接，结合轨迹数据生成全景地图，并提供web服务访问的功能：本步骤中，在全景地图制作和发布软件系统中指定选择相应的采集路径目录，完成采集点的全景图像融合和拼接，结合轨迹数据生成全景地图，并提供web服务访问的功能，也就是提供web服务访问该服务。本发明的方法能快速、高效一次性完成360度图像采集、能赋予每张图像gps坐标、全景图像制作效率较高。

总之，本发明能全自动化拍摄同一地点360度全景图像，全面提升全景地图制作过程中采集固定位置点的全景图像的效率和精度，有效降低成本，且能提升质量；通过采集路径设定相同距离间隔或时间差，自动连续采集不同地点的全景图像，最终通过后端计算机3自动融合采集路径上所有采集图像并形成全景地图，显著提升全景地图的制作效率和质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。