(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211144968.2 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 中国地震局地球物理研究所 地址 100081 北京市海淀区民族大 学南路5 号 (72)发明人 吴萍萍　李振　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 李梦蝶 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 15/00(2011.01) G01S 19/49(2010.01) (54)发明名称 一种古地震探 槽的三维建模方法及其系统 (57)摘要 本发明公开了一种古地震探槽的三维建模 方法， 所述古地震探槽的三维建模方法包括： S1： 获取古地震探槽的结构光数据、 RGB数据、 IMU姿 态数据和GPS数据； S2： 对所述结构光数据和所述 IMU姿态数据进行坐标匹配， 得到局部坐标系下 的古地震 三维模型； S3： 利用所述RGB数据对所述 局部坐标系下的古地震三维模型进行三维点云 着色， 得到带有颜色的三维模型； S4： 利用所述 GPS数据对所述带有颜色的三维模型进行坐标转 换， 得到全球大地坐标系下的三维模型； S5： 输 出 所述全球大地坐标系下的三维模型为所述古地 震探槽的最终三维模型。 本发明能够更客观、 全 面地保留古地震探 槽地质构造三维信息 。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115393528 A 2022.11.25 CN 115393528 A 1.一种古地震探槽的三维建模方法， 其特征在于， 所述古地震探槽的三维建模方法包 括： S1： 获取古地震探 槽的结构光数据、 RGB数据、 IMU 姿态数据和GP S数据； S2： 对所述结构光数据和所述IMU姿态数据进行坐标匹配， 得到局部坐标系下的古地震 三维模型； S3： 利用所述RGB数据对所述局部坐标系下的古地震三维模型进行三维点云着色， 得到 带有颜色的三维模型； S4： 利用所述GPS数据对所述带有颜色的三维模型进行坐标转换， 得到全球大地坐标系 下的三维模型； S5： 输出所述全球大地 坐标系下的三维模型为所述古地震探 槽的最终三维模型。 2.根据权利要求1所述的古地震探槽的三维建模方法， 其特征在于， 所述步骤S1和所述 步骤S2之间， 所述古地震探槽的三维建模方法还包括： 利用坐标转化公式获取所述结构光 数据中的古地震探 槽点云坐标， 所述 坐标转化公式为： X0＝(tanα·L·x)/(f+x·tanα ) Y0＝(tanα·L·y)/(f+x·tanα ) Z0＝(tanα·L·f)/(f+x·tanα ) 其中， (X0， Y0， Z0)表示局部坐标系的古地震探槽点云坐标， (x， y)表示当前帧的像素坐 标， L表示基线长度， f表示焦距， α 表示当前帧的像素偏离结构光发射器的中轴线的角度。 3.根据权利要求1所述的古地震探 槽的三维建模方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3包括： S31： 获取 结构光数据和RGB数据中的第i帧和第i+1帧； S32： 对所述第i帧和所述第i+1帧进行匹配， 得到第i帧重叠区域和第i+1帧的重叠区 域； S33： 分别将所述第i帧的重叠区域和所述第i+1帧的重叠区域转换至HSV颜色空间， 得 到亮度均值和饱和度均值； S34： 根据所述亮度均值和所述饱和度均值， 以所述第i帧的重叠区域为基础， 对所述第 i+1帧进行调节， 得到调节后的第i+1帧； S35： 判断所述调节后的第i+1帧的亮度是否超过阈值； 若是， 根据所述第i+1帧的亮度 对前i帧进行校正， 得到校正后的帧的亮度； 否则， 将第i +1帧作为第i帧并返回步骤A1， 直至 采集结束； S36： 将所有所述校正后的帧的亮度的RGB数据着色至所述古地震三维模型， 得到带有 颜色的三维模型。 4.根据权利要求1所述的古地震探 槽的三维建模方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2包括： 利用所述IMU姿态数据中的RPY数据， 对所述结构光数据中的每一帧点云数据进行校 正， 得到各帧点云数据对应的磁北及水准平面的坐标系下的点云数据； 将所有磁北及水准平面的坐标系下的点云数据汇总， 得到局部坐标系下的三维模型。 5.根据权利要求1所述的古地震探槽的三维建模方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 所 述GPS数据包括GP S测量时间和GP S测量位置。 6.根据权利要求5所述的古地震探 槽的三维建模方法， 其特 征在于， 所述 步骤S4包括： S41： 根据所述GP S测量时间， 利用IGRF国标地磁参 考系统， 得到磁偏角；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115393528 A 2S42： 根据 所述磁偏角对所述点云匹配数据进行旋转， 得到所述古地震探槽在真北方位 下的局部坐标； S43： 根据所述GPS测量位置， 对所述古地震探槽的局部坐标进行平移， 得到所述全球大 地坐标系下的三维模型。 7.一种基于权利要求1 ‑6中任意一项所述的古地震探槽的三维建模方法的三维建模系 统， 其特征在于， 所述 三维建模系统包括： 数据获取装置， 所述数据获取装置用于获取所述古地震探槽的结构光数据、 RGB数据、 IMU姿态数据和GP S数据； 点云匹配装置， 所述点云匹配装置用于对所述结构光数据和所述IMU姿态数据进行坐 标匹配， 得到局部坐标系下的古地震三维模型； 点云着色装置， 所述点云着色装置用于利用所述RGB数据对所述局部坐标系下的古地 震三维模型进行三维点云着色， 得到带有颜色的三维模型； 坐标转换装置， 所述坐标转换装置用于利用所述GPS数据对所述带有颜色的三维模型 进行坐标转换， 得到全球大地 坐标系下的三维模型； 三维显示装置， 所述三维显示装置用于输出所述全球大地坐标系下的三维模型为所述 古地震探 槽的最终三维模型。 8.根据权利要求7 所述的三维建模系统， 其特 征在于， 所述数据获取装置包括： 图像数据组件， 所述图像数据组件包括结构光发射器和感光器， 所述结构光发射器用 于发射带有不同结构的光， 以得到结构光数据； 所述感光器用于对所述光进行拍照， 以获取 所述古地震探 槽表面的反射 光数据， 以得到RGB数据； IMU姿态测量组件， 所述IMU姿态测量组件设置于所述数据获取装置的内部且用于获取 所述数据数据获取装置的三维 实时姿态数据； GPS测量组件， 所述GPS测量组件设置于所述数据获取装置的顶部且用于获取测量时间 和测量位置。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115393528 A 3