[發明專利]激光點云數據處理方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201911297875.1
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111007530B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 李清泉;毛慶洲;熊勇鋼;李夏亮;朱旭波;李楊;余建偉;來德輝
• 申請（專利權）人: 武漢漢寧軌道交通技術有限公司
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01S7/497;G01C21/16
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 謝玲

本發明提供了一種激光點云數據處理方法、裝置及系統，在獲取待測區域的測量數據后，根據慣性測量數據及編碼器數據，確定待測區域的初始POS軌跡；然后通過初始POS軌跡和激光點云數據及預先確定的控制點網絡，對初始POS軌跡的姿態及位置進行校正，得到最終校正POS軌跡；進而根據最終POS軌跡，對激光點云數據進行校正融合處理，得到處理后的激光點云數據。本發明在隧道等無GNSS的測量環境中，對POS軌跡進行了校正，降低了激光點云數據處理誤差，提高了對待測區域的測量精度。

技術領域

本發明涉及三維測量技術領域，尤其是涉及一種激光點云數據處理方法、裝置及系統。

背景技術

相關技術中，由于定位定姿系統(position and orientation system，POS)依賴GNSS(GNSS Global Navigation Satellite System全球衛星導航系統)的定位信息及慣性導航器件的實時姿態角進行組合導航解算，在隧道等無GNSS的測量環境中使用GPS(GlobalPositioning System，全球定位系統)參與解算得到的POS(position and orientationsystem,定位定姿系統)的數據位置平順性差，其姿態角也受IMU(Inertial measurementunit，慣性測量單元，也稱為慣導器件)隨時間累積誤差影響，導致激光點云數據變形嚴重，測量精度較低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種激光點云數據處理方法、裝置及系統，以在隧道等無GNSS的測量環境中，通過對POS軌跡的姿態和位置進行了校正，提高激光點云數據的測量精度。

第一方面，本發明實施例提供了一種激光點云數據處理方法，包括：獲取待測區域的測量數據；測量數據包括慣性測量數據、激光點云數據及編碼器數據；根據慣性測量數據及編碼器數據，確定待測區域的初始POS軌跡；根據初始POS軌跡、激光點云數據及預先確定的控制點網絡，對初始POS軌跡進行校正處理，得到最終POS軌跡；根據最終POS軌跡，對激光點云數據進行校正融合處理，得到處理后的激光點云數據。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，根據慣性測量數據及編碼器數據，確定待測區域的初始POS軌跡的步驟，包括：基于慣性測量數據、編碼器數據及預設的起始POS位置，通過航位推算法推算得到待測區域的初始POS軌跡。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，根據初始POS軌跡、激光點云數據及預先確定的控制點網絡，對初始POS軌跡進行校正處理，得到最終POS軌跡的步驟，包括：根據初始POS軌跡對激光點云數據進行融合處理，得到第一融合點云數據；根據第一融合點云數據和預先確定的控制點網絡，對POS軌跡的姿態進行校正，得到第一校正POS軌跡；根據所述第一校正POS軌跡對所述激光點云數據進行融合處理，得到第二融合點云數據；根據第二融合點云數據和預先確定的控制點網絡，對第一校正POS軌跡的位置進行校正，得到最終校正POS軌跡。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，根據初始POS軌跡對激光點云數據進行融合處理，得到第一融合點云數據的步驟，包括：基于初始POS軌跡，構建初始坐標旋轉矩陣；基于初始坐標旋轉矩陣，對激光點云數據進行坐標轉換，得到第一融合點云數據。

結合第一方面的第二種可能的實施方式，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，上述控制點網絡包括多個控制點靶標，控制點靶標設置在待測區域中；控制點靶標的位置信息預先確定；根據第一融合點云數據和預先確定的控制點網絡，對POS軌跡的姿態進行校正，得到第一校正POS軌跡的步驟，包括：基于位置信息及編碼器數據，在第一融合點云數據中查找與控制點靶標對應的點云數據，將點云數據作為第一目標數據；在第一融合點云數據中查找同一時刻獲取到的兩個第一目標數據；計算兩個第一目標數據的連線與兩個第一目標數據對應的兩個控制點靶標的連線的夾角；通過夾角對初始POS軌跡的姿態進行校正，得到第一校正POS軌跡。