[發明專利]一種基于旋轉三維激光測量系統的平面標定方法

有效

• 申請號: 201811563532.0
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109856642B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 馮肖維;姜晨;莊雨欣;謝安安;何敏
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G01S7/40
• 代理公司: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

1.一種基于旋轉三維激光測量系統的平面標定方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、通過激光測距儀在水平旋轉云臺旋轉的過程中獲取三維場景的測量信息，其中，所述測量信息至少包括：云臺水平旋轉角度、云臺預設旋轉角度下激光測距儀采集的二維點云圖像射線簇中水平射線對應的測量值；

S2、估算待標定參數的優化初始值，所述待標定參數包括云臺水平旋轉中心和激光測距儀激光發射點之間的水平距離、激光測距儀水平安裝偏差角，所述估算待標定參數優化初始值的步驟，包括：

取激光測距儀測量的第n幀截面數據及之后距其Δn幀截面數據中的水平測量值；

設定云臺旋轉到第n幀截面和第n+Δn幀截面時，對應激光發射點的位置分別為點e、點p，并在標定參考平面上對應的水平掃描點分別為點b、點a，獲得點a和點p的距離d_ap、點b和點e的距離d_be；

將點p移到點e處，記為p′點，并根據旋轉中心到標定板的垂直距離，利用組成的三角形，計算初始的旋轉中心和測距儀激光發射點之間的水平距離r和偏差角θ；

S3、構建三維激光測量系統的水平成像模型，通過所述成像模型可以計算出在云臺旋轉到預設角度時，激光測距儀發射點到參考物平面的理論水平距離值；

S4、將激光測距儀發射點到參考物平面的實際水平測量值和激光測距儀發射點到參考物平面的理論水平距離值進行比較，得到誤差，基于所述誤差構建目標函數；

S5、利用迭代的數值計算方法對所述目標函數求解，得到標定參數的優化解。

2.根據權利要求1所述的一種基于旋轉三維激光測量系統的平面標定方法，其特征在于，所述通過激光測距儀在水平旋轉云臺旋轉的過程中獲取三維場景的測量信息的步驟，包括：

初始狀態為激光測距儀的豎直掃描截面平行于標定參考平面；

將云臺低速旋轉，帶動固定于云臺之上的激光測距儀水平旋轉；

在云臺旋轉過程中采集各個水平角度下豎直掃描截面內的二維點云圖像，將所述二維點云圖像拼接獲得三維場景的測量信息。

3.根據權利要求1所述的一種基于旋轉三維激光測量系統的平面標定方法，其特征在于，旋轉三維激光測量系統，包括：數據采集裝置、采集輔助裝置和數據分析處理裝置；

所述數據采集裝置包括：激光測距儀和標定參考物平面，其中，所述激光測距儀可以實現三維空間中二維距離圖像的采集，所述參考物平面為垂直于地面的非透明任意平面；

所述采集輔助裝置包括：云臺支架、設置在所述云臺支架上的水平旋轉云臺、固定在所述水平旋轉云臺上的傳感器支架，所述激光測距儀安裝在所述傳感器支架上，以使激光測距儀的掃描測量面垂直于云臺表面；

所述數據分析處理裝置，與所述數據采集裝置和所述采集輔助裝置相連，用于接收所述采集裝置發送的數據并處理，以及發送數據至所述水平旋轉云臺，控制所述水平旋轉云臺的轉動。