[發明專利]線性擬合地面掃描點云整體定向方法

有效

• 申請號: 201410290611.4
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104048645A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 張大富;姚吉利;劉科利;馬寧;賈象陽;徐廣鵬;李彩林;郭寶云
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: G01C7/02
• 分類號: G01C7/02;G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明提供一種線性擬合地面掃描點云整體定向方法，屬于工程測量領域。?

背景技術

地面三維激光掃描儀掃描速度越來越快，由早期的0.5萬點/秒提高到100萬點/秒，每天在野外掃描的站數可達50站甚至上百站，如何快速將掃描設備坐標系中的點云轉換到工程指定的測量坐標系則成為一個關鍵技術。確定掃描時設備在工程測量坐標系的位置點和姿態的過程稱為點云定向，也就是確定掃描設備坐標系與工程測量坐標系的坐標轉換參數的過程。點云定向是三維建模、地形測量等后續工作的基礎，沒有快速準確的點云定向，掃描數據處理將滯后于野外測量，點云定向依然是三維激光掃描技術亟待解決的瓶頸。對于小范圍地形掃描，用點云拼接方法將多站點云先統一到一個坐標系中(目前多數軟件都能實現自動拼接，但精度不高)，然后用3個以上的控制點，將拼接后點云坐標轉換到工程測量坐標系中，然而對于每站掃描的2000萬以上的點(2分鐘點云采集數量)，內存為2G的普通計算機只能拼接2站數據，在實際的測繪中不能用先拼接后轉換方法實現點云定向。目前對于大型建筑物、地形測量的掃描點云定向方法，國內外大部分用獨立模型法進行點云定向，還有少數采用約束條件，如對大物體掃描一周，產生閉合條件(張劍清等)、在相鄰站布設連接標靶提高拼接精度。獨立模型法定向相對于連續拼接(ICP法)精度較高、標靶分布合理、容易操作，但有以下幾點不足：①外業工作量大。②用相鄰各站參數計算的其公共標靶中心的坐標相互有差異，是相互矛盾的，理論上是不嚴密的。③各站精度不均勻，差異較大，精度評價時缺乏整體說服力。現有獨立模型數學模型為?

XYZ=XSYSZS+Rxyz,R=a1a2a3b1b2b3c1c2c3]]>

這是一個非線性方程，平差時未知數參數選擇有三種情況：(1)以3個平移量3個旋轉角為平差參數進行間接平差。(2)以3個平移量和旋轉矩陣R中的9個元素為平差參數按附有限制條件的間接平差計算坐標轉換參數。(3)以3個平移量和反對稱矩陣3個元素為平差參數進行間接平差。以上3種平差方法均需求解平差參數近似值，然后線性求解。?