寧波材料所在快速高精度室內(nèi)建模方面取得進(jìn)展
室內(nèi)復(fù)雜場景的快速高精度重建在機器人定位與導(dǎo)航、建筑文檔數(shù)字化以及元宇宙等未來產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮著重要作用。搭載激光雷達(dá)和全景相機的便攜式移動測量設(shè)備能夠快速捕獲現(xiàn)實場景的幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息，但在GPS拒止的室內(nèi)環(huán)境中，由于缺乏全局一致的約束，在大尺度、多樓層場景的掃描中，易產(chǎn)生累計誤差，嚴(yán)重影響場景模型的精度。如何有效消除定位與建圖中的累計誤差，已成為該領(lǐng)域的核心難點問題。
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所計算機視覺團隊長期從事高精度室內(nèi)外三維建模相關(guān)的技術(shù)研究工作，圍繞室內(nèi)復(fù)雜場景的快速高精度建模開展了多項卓有成效的研究。近日，該團隊基于建筑物一致的縱向特征以及前沿的大規(guī)模非線性優(yōu)化技術(shù)，開發(fā)出可實現(xiàn)室內(nèi)多層建筑亞厘米級精度的建模算法。該方法在室內(nèi)大規(guī)模場景下，連續(xù)運動估計的位移誤差小于1cm，旋轉(zhuǎn)誤差在0.5°以內(nèi)，精度優(yōu)于目前國內(nèi)外提出的同類方法，如圖1。
此外，針對數(shù)據(jù)采集過程中因動態(tài)物體干擾易在重建點云中產(chǎn)生“ghost”偽影的問題，該團隊提出了一種結(jié)合場景體素化與時空狀態(tài)觀測的動態(tài)特征評估方法，提高了室內(nèi)建模結(jié)果中動態(tài)物體移除的精度和速度，如圖2。在大量場景下的測試結(jié)果表明，該方法的F1分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在0.9以上，相比于目前最先進(jìn)的方法有著明顯的優(yōu)勢。
上述工作分別以“IPAL: Infinite Planes as Lines for Consistent Mapping in Indoor Multifloor Environments”“FADOR: Fast and Accurate Dynamic Object Removal for Indoor Scenes”為題，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement上（DOI: 10.1109/TIM.2024.3353846，DOI: 10.1109/TIM.2024.3427828）。寧波材料所與浙江工業(yè)大學(xué)合培碩士生金肖楓為第一作者，葛建飛高級工程師為通訊作者。該研究得到了寧波市科技創(chuàng)新2025重大項目（2023Z224、2022Z080）等的支持。
圖1 高精度建模算法對比
圖2 基于時空觀測的動態(tài)物體濾除算法
（機器人與智能制造裝備技術(shù)實驗室）
?