[發(fā)明專利]基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810019230.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108168460A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 周良富;薛新宇;周立新;常春;張玲;丁素明;金永奎;孫竹;秦維彩;張宋超;孔偉;陳晨;蔡晨;顧偉;崔龍飛;張學進;周晴晴
• 申請（專利權）人: 農業(yè)部南京農業(yè)機械化研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)，其特征在于，包括：水平支架（1）、鋼絲（2）、導軌（3）、垂直支架（4）、激光掃描儀安裝座（5）和激光掃描儀（11）；所述水平支架（1）呈矩形框架結構，所述垂直支架（4）安裝在水平支架（1）的中部上，垂直支架（4）分為左右相對稱的左半部（4-1）和右半部（4-2），所述左半部（4-1）與水平支架（1）的左端、右半部（4-2）與水平支架（1）的右端均通過鋼絲（2）連接；所述導軌（3）位于左半部（4-1）和右半部（4-2）之間，垂直支架（4）能夠沿著導軌（3）進行前后運動；所述激光掃描儀安裝座（5）具有L型截面，激光掃描儀安裝座（5）的頂部安裝在水平支架（1）中，激光掃描儀安裝座（5）的底部用于安裝激光掃描儀（11），激光掃描儀安裝座（5）能夠沿著水平支架（1）進行水平運動。

2.如權利要求1所述的一種基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述水平支架（1）中安裝有線性導軌（12）、絲杠（13）、滑塊（14）和步進電機一（15）；所述線性導軌（12）沿水平方向安裝在水平支架（1）的內側，所述絲杠（13）從水平支架（1）的右側穿過并固定在水平支架（1）中，絲杠（13）與線性導軌（12）相平行，絲杠（13）的右側端部安裝有步進電機一（15），所述步進電機一（15）驅動絲杠（13）的旋轉，所述滑塊（14）的前端安裝在絲杠（13）上，滑塊（14）的后端與線性導軌（12）相配合，使得滑塊（14）能夠隨著絲杠（13）的旋轉沿線性導軌（12）水平運動，滑塊（14）與激光掃描儀安裝座（5）的頂部相連。

3.如權利要求1所述的一種基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述導軌（3）具有工字型截面，左半部（4-1）的頂部靠導軌（3）側、右半部（4-2）的頂部靠導軌（3）側均安裝有滑輪（8），所述滑輪（8）與導軌（3）相配合，滑輪（8）帶動垂直支架（4）沿導軌（3）上運動。

4.如權利要求3所述的一種基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述滑輪（8）處安裝有驅動滑輪（8）滾動的電機（9），所述電機（9）通過電纜線（7）與控制器（6）相連。

5.如權利要求1所述的一種基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述激光掃描儀安裝座（5）頂部安裝有步進電機二（10），所述步進電機二（10）驅動激光掃描儀安裝座（5）的自轉。

6.一種如權利要求1-5中任一所述的基于二維激光的果樹冠層三維點云掃描系統(tǒng)的掃描方法，其特征在于，包括如下步驟：

激光掃描儀對區(qū)域內各點進行掃描后，進行數據采集，包括激光掃描儀與靶標物之間的距離、激光線與垂直Y軸的角度、兩次掃描的間隔時間和激光掃描儀在Z方向的移動速度值；

將十六進制的距離和角度轉換為十進制數據矩陣，并通過坐標變換得到X坐標矩陣和Y坐標矩陣；

根據時間和速度值，計算得到Z坐標矩陣；

對X坐標矩陣、Y坐標矩陣和Z坐標矩陣進行消除環(huán)境點處理，分別得到靶標物X坐標矩陣、靶標物Y坐標矩陣和靶標物Z坐標矩陣；

基于靶標物X坐標矩陣、靶標物Y坐標矩陣和靶標物Z坐標矩陣，生成點云。