[發(fā)明專(zhuān)利]一種二維激光掃描儀標(biāo)定方法、系統(tǒng)及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710889539.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107782240B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫海麗;姚連璧;王子軒;張邵華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00;G01C25/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王戈

本發(fā)明公開(kāi)了一種二維激光掃描儀標(biāo)定方法、系統(tǒng)及裝置。所述方法包括：獲取標(biāo)靶反射片的中心點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；獲取掃描儀在小車(chē)移動(dòng)時(shí)多個(gè)標(biāo)靶反射片表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)坐標(biāo)系下；獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)中反射強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)閾值的點(diǎn)的坐標(biāo)，并依據(jù)反射強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)閾值的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與鄰居點(diǎn)云數(shù)據(jù)的距離，形成點(diǎn)集聚類(lèi)；獲取點(diǎn)集聚類(lèi)的重心坐標(biāo)，點(diǎn)集聚類(lèi)的重心坐標(biāo)為標(biāo)靶反射片中心在初始掃描儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；獲取掃描儀坐標(biāo)系與全站儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)；獲取車(chē)體坐標(biāo)系與全站儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)；獲取車(chē)體坐標(biāo)系與掃描儀坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)。本發(fā)明不僅能夠提高標(biāo)定精度，還能達(dá)到實(shí)時(shí)、快速的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動(dòng)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種二維激光掃描儀標(biāo)定方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)

移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的最終目的是為了獲取在某個(gè)坐標(biāo)系下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，由于點(diǎn)云的生成往往涉及到多傳感器的融合，因此，移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一就是通過(guò)標(biāo)定將不同坐標(biāo)系下傳感器的測(cè)量成果統(tǒng)一到一個(gè)基準(zhǔn)坐標(biāo)系中。

一個(gè)典型的移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的激光掃描儀標(biāo)定通常會(huì)用到以下三種坐標(biāo)系：掃描儀坐標(biāo)系LC(Laser Coordinate)、車(chē)體坐標(biāo)系VC(Vehicle Coordinate)和全站儀坐標(biāo)系TC(Total Station Coordinate)。目前，通常采用的二維掃描儀標(biāo)定方法為：利用Faro掃描儀配套標(biāo)準(zhǔn)靶球(半徑0.0725m)作為公共點(diǎn)。圖1為靶球標(biāo)定的現(xiàn)場(chǎng)布置圖，如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置1、2、3、4四個(gè)Faro標(biāo)準(zhǔn)靶球，將小車(chē)停靠在平坦的地面上，在小車(chē)的車(chē)體表面的三個(gè)角上向粘貼三個(gè)標(biāo)志反射片A、B、C，掃描儀設(shè)置在小車(chē)上，并利用天寶Trimble S8全站儀測(cè)量機(jī)器人作為過(guò)渡坐標(biāo)系，其基本思路是首先獲取車(chē)體上三個(gè)標(biāo)志反射片A、B、C在VC下的坐標(biāo)，并利用全站儀測(cè)量車(chē)體上三個(gè)標(biāo)志反射片A、B、C在TC下的坐標(biāo)，從而求取TC與VC的轉(zhuǎn)換參數(shù)；然后利用全站儀測(cè)量靶球中心在TC下的坐標(biāo)，利用掃描儀掃描靶球中心在LC下的坐標(biāo)，從而求取TC與LC的轉(zhuǎn)換參數(shù)；最后利用TC作為過(guò)渡，就可以得到VC與LC的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

現(xiàn)有的二維掃描儀標(biāo)定方法將靶球中心作為L(zhǎng)C與TC的公共點(diǎn)，在利用全站儀測(cè)量靶球中心在TC中的坐標(biāo)時(shí)，采用間接的求取方式，具體為：在水平方向瞄準(zhǔn)靶球左右邊緣，測(cè)出兩個(gè)方向值并求平均，在垂直方向瞄準(zhǔn)靶球上下邊緣，測(cè)出兩個(gè)天頂距并求平均，根據(jù)兩個(gè)平均值確定靶球的表面中心，再結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)靶球的半徑，得到靶球中心在全站儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。在利用掃描儀掃描靶球中心在LC中的坐標(biāo)時(shí)，也是采用間接的求取方式，具體為：首先要對(duì)掃描靶球得到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行圓擬合，然后再計(jì)算靶球中心在掃描儀坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。

將靶球中心作為L(zhǎng)C與TC的公共點(diǎn)，并采用間接求取靶球中心的方式，在全站儀測(cè)量靶球上下、左右邊緣方向值時(shí)，存在一定的隨機(jī)誤差，并不能準(zhǔn)確的獲得靶球中心位置，并且對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行圓擬合，也會(huì)造成一定的誤差，從而導(dǎo)致最終的標(biāo)定精度低。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種標(biāo)定精度高的二維激光掃描儀標(biāo)定方法、系統(tǒng)及裝置。

一種二維激光掃描儀標(biāo)定方法，包括：

獲取布置在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)標(biāo)靶反射片的中心點(diǎn)在全站儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；

獲取掃描儀在小車(chē)移動(dòng)時(shí)多個(gè)標(biāo)靶反射片表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并依據(jù)慣性測(cè)量單元和里程計(jì)測(cè)量得到的參數(shù)數(shù)據(jù)，將每個(gè)掃描時(shí)刻的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到基準(zhǔn)坐標(biāo)系下，所述掃描儀設(shè)置在所述小車(chē)上，所述參數(shù)數(shù)據(jù)包括小車(chē)的加速度、角速度和里程值，所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系為小車(chē)靜止時(shí)的初始掃描儀坐標(biāo)系；

獲取所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中反射強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)閾值的點(diǎn)的坐標(biāo)，并依據(jù)反射強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)閾值的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與鄰居點(diǎn)云數(shù)據(jù)的距離，形成點(diǎn)集聚類(lèi)；

獲取所述點(diǎn)集聚類(lèi)的重心坐標(biāo)，將所述點(diǎn)集聚類(lèi)的重心坐標(biāo)確定為標(biāo)靶反射片中心在初始掃描儀坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；