[發明專利]一種基于點云光斑面積的定權方法

在審

• 申請號: 201810582124.3
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108765569A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 劉超;賈雪;蔣榮華;趙興旺
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于點云光斑面積的定權方法，其特征包括以下步驟：

步驟1，根據激光光束的發散角以及激光源到達光斑的距離構建函數，求出光斑的投影面；

S_┴＝πρ²sin²(ε/2) (1)

其中，α已知光束的入射角，S入射激光光束到達物體表面的光斑面積，ε光束發散角，S_┴光斑的投影面積，ρ激光源到光斑的距離；

步驟2，將步驟1求出的光斑投影面與激光光束的入射角構建函數，求出入射激光光束在物體表面形成的光斑面積；

S_⊥＝Scosα (2)

S＝πρ2sin²(ε/2)/cosα (3)

步驟3，考慮光斑面積與被掃描物體外觀特性對點位精度的影響，結合步驟2求出的點云光斑面積，建立光斑面積和光斑直徑的數學表達式，推出光斑面積的直徑；

步驟4，根據正態分布的3σ原則以及步驟3求出的光斑直徑，對光斑大小引起的點位誤差進行定義，得出被掃描物體外觀形狀對掃描精度影響的定量表達式；

步驟5：將步驟4獲得的表達式建立點位精度模型，確定權陣；

P_i＝σ_i (6) 。

2.根據權利要求1所述的顧及光束入射角和發散角的定權方法，其特征在于：本發明所論述的定權方法，將激光光束的入射角、入射激光光束到達物體表面的光斑面積、光束發散角、激光光斑的投影面積、激光源到光斑的距離聯系在了一起。

3.根據權利要求1所述的基于點云光斑面積的定權方法，其特征在于：激光光束在物體表面上所形成的光斑面積，不僅與激光光源到達物體表面的距離，光束入射角、發散角有關，還能反映出激光強度。

4.根據權利要求1所述的基于點云光斑面積的定權方法，其特征在于：從公式(2)可看出光斑面積與測距、光束發散角及光束入射角成正比，即測距越長、光束發散角和入射角越大，光斑面積越大，該點的點位精度越低，反之則越高，因此通過引入光斑面積可以將被掃描物體外觀特性等因素對點位精度的影響統一以數學的方式表達出來。

5.根據權利要求1所述的顧及光束入射角和發散角的定權方法，其特征在于：光束的反射能量分布服從正態分布，由正態分布的性質，根據3σ原則，可將光斑大小引起的點位誤差定義為σ_q＝d/6，最終可得被掃描物體外觀形狀等因素對掃描精度影響的定量表達式。

6.根據權利要求1所述的顧及光束入射角和發散角的定權方法，其特征在于：將三維激光掃描點位精度模型表示為σ_i²＝σ_q²，進一步對顧及光束入射角和發射角定權。