[發(fā)明專利]一種從點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410114518.8
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103853893B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃榮順;隋運(yùn)峰;鐘琦;李華瓊;王雨果;鄢丹青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑

1.一種從點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配方法，其特征在于包括：

步驟1：通過激光掃描儀運(yùn)動，獲得機(jī)場單位時間內(nèi)的水平掃描線；根據(jù)快速合并算法將每條水平掃描線劃分為點(diǎn)云數(shù)據(jù)組，當(dāng)每組點(diǎn)云數(shù)據(jù)長度???????????????????????????????????????????????；所述每條水平掃描線中第一個點(diǎn)作為一個組的起點(diǎn)，每條水平掃描線最后一個點(diǎn)作為一個組的終點(diǎn)，起點(diǎn)與終點(diǎn)的距離為長度P；為閾值，所述TH1范圍是5米到8米；

步驟2：計算分組的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中每個點(diǎn)的曲率，根據(jù)曲率變化判定法將點(diǎn)云組分割成點(diǎn)云段；當(dāng)分割為點(diǎn)云段后，每個點(diǎn)云段數(shù)據(jù)長度時，丟棄本次數(shù)據(jù)；否則，保留本次點(diǎn)云段；其中范圍是2米到5米；

步驟3：對每個點(diǎn)云段進(jìn)行圓弧段模型或直線段模型匹配；

步驟4：計算所有圓弧段的平均圓心，飛機(jī)參數(shù)模型的機(jī)鼻模型參數(shù)為,其中為半徑的分布標(biāo)準(zhǔn)樣本差，R表示機(jī)鼻的半徑，表示圓弧段的平均半徑;

步驟5：將所有的直線模型參數(shù)轉(zhuǎn)化為直線模型形式，其中為直線距離圓弧心最近的點(diǎn)，為直線的斜率，判斷該直線模型屬于機(jī)身側(cè)面還是機(jī)翼；并判斷點(diǎn)云數(shù)據(jù)取自前側(cè)角度拍攝還是正前角度拍攝，最終確定飛機(jī)姿態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配算法，其特征在于所述步驟1快速合并算法具體步驟是：把每條掃描線中第一個點(diǎn)作為一個點(diǎn)云數(shù)據(jù)組的起點(diǎn)，若一個點(diǎn)與前一個點(diǎn)之間的距離小于閾值，該點(diǎn)與前一個點(diǎn)處于同一個組，否則認(rèn)為該點(diǎn)是一個新的點(diǎn)云數(shù)據(jù)組的起始點(diǎn)，前一個點(diǎn)是前一個點(diǎn)云數(shù)據(jù)組的終止點(diǎn)，一般取到，其中是激光掃描儀水平轉(zhuǎn)動的角度步長，是該點(diǎn)到激光掃描儀的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配算法，其特征在于所述步驟2中曲率變化判定法具體步驟為：設(shè)前一點(diǎn)、當(dāng)前點(diǎn)和下一點(diǎn)的曲率分別是、和，如果或者則認(rèn)為曲率變化較大，一般取值是0.2-0.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配算法，其特征在于所述步驟3具體過程是：通過均開方差，取平均平方差最小的幾何模型代表每個點(diǎn)云數(shù)據(jù)段，去除點(diǎn)云數(shù)據(jù)段的平均平方差大于的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，一般取值是0.2-1米。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配算法，其特征在于所述步驟4具體包括：

步驟41：計算所有圓弧段的平均圓心，并統(tǒng)計分布標(biāo)準(zhǔn)樣本差，其中n表示任意一點(diǎn)，n>0；

步驟42：去除圓心距離平均圓心超過3倍標(biāo)準(zhǔn)樣本差的圓弧，剩下的圓弧再次計算圓弧段的平均圓心和圓弧段的平均半徑；

飛機(jī)參數(shù)模型的機(jī)鼻模型參數(shù)為，其中為圓弧段半徑的分布標(biāo)準(zhǔn)樣本差。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配算法，其特征在于所述步驟5中判斷該直線模型屬于機(jī)身側(cè)面還是機(jī)翼具體步驟為：與的距離在[0.9R,1.1R]之間，則認(rèn)為該直線來自機(jī)身側(cè)面，否則來自機(jī)翼。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的匹配算法，其特征在于所述步驟5中判定點(diǎn)云取自前側(cè)角度拍攝，否則是正前角度拍攝的具體方法是：如果來自機(jī)身側(cè)面的點(diǎn)云段超過5個點(diǎn)云段，則判定點(diǎn)云取自前側(cè)角度拍攝，否則是正前角度拍攝。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的匹配算法，其特征在于所述步驟5中飛機(jī)側(cè)面的數(shù)學(xué)模型為所有側(cè)面點(diǎn)云段參數(shù)的平均值；飛機(jī)機(jī)翼的點(diǎn)云段中取與中距離較大的點(diǎn)為機(jī)翼點(diǎn)，然后在所有中取距離最大的點(diǎn)為飛機(jī)機(jī)翼頂點(diǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖像檢測飛機(jī)姿態(tài)的參數(shù)模型匹配算法，其特征在于所述激光掃描儀采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中二維數(shù)據(jù)，其中將三維數(shù)據(jù)投射為二維數(shù)據(jù)的過程，既沿z軸投影到XY平面上。