[發明專利]一種多路側激光雷達點云配準裝置及使用方法

在審

• 申請號: 202110694324.X
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113376618A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 李繞波;袁希平;甘淑;畢瑞;高莎
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京棘龍知識產權代理有限公司 11740
• 代理人: 張開

本發明公開了一種多路側激光雷達點云配準裝置及點云配準方法，該裝置通過機械臂由遠程遙控操縱，機械臂可全角度，全方位的對目標物進行掃描，無需人為手動調整激光雷達位置，完整記錄采集數據；本發明提供的點云配準方法能實現無任何先驗信息和部分點缺失點集的自動配準，在配準效率和精度上都具有實用性和可行性。

技術領域

本發明屬于三維激光掃描，點云配準技術領域的應用，具體涉及一種多路側激光雷達點云配準裝置及使用方法。

背景技術

點云數據配準技術在無損檢測、人臉識別和三維重建等行業得到廣泛的應用，特別是在三維激光掃描技術應用中，點云數據的配準是其重要步驟；目前的三維激光掃描設備和三維激光掃描技術只能采集目標物體表面離散的點云數據，在實際數據采集過程中通常會受到目標對象所處位置、大小和掃描儀器等外在因素的影響，為了獲得目標物體完整的點云數據，必須從多個視角對目標進行測量，但這些視角下的數據通常是以測站為原點計算的結果，因此需要確定一個恰當的旋轉矩陣和平移向量，以便將多個視角采集到的數據統一轉換到同一個坐標系中，這便是點云數據的配準；

但是目前使用的激光掃描裝置無法自動實現多角度的對目標物進行掃描，需要人為的調整激光掃描裝置位置，在人為調整過程中會導致最終采集的數據不完整。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明設計了一種多路側激光雷達點云配準裝置，該多路側三維激光掃描裝置通過遠程遙控操縱，可以多方位多角度的對目標物進行掃描，實現目標物的多點數據采集，保證數據的完整性；

為了達到上述技術效果，本發明是通過以下技術方案實現的：一種多路側激光雷達點云配準裝置，其特征在于，包括：底座、工作臺、轉盤、副工作臺、伸縮柱、第一支臂、第二支臂、第一伸縮桿、第二伸縮桿、第三伸縮桿、第四伸縮桿、激光雷達；

所述底座上表面一體成型連接工作臺，工作臺上可轉動連接著轉盤，轉盤上固定安裝副工作臺；副工作臺上固定連接伸縮柱，在伸縮柱的上端鉸連接第一支臂的后端，第一支臂的前端鉸連接第二支臂的后端，第二支臂的前端鉸連接著激光雷達；所述底座內部安裝自動控制部，自動控制部包括紅外接收器、繼電器、紅外信號處理模塊；所述激光雷達內部安裝探測組件，探測組件包括發射模塊、接收模塊、信息處理模塊；

優選的，所述底座上安裝控制按鈕；工作臺內中部嵌入安裝一臺轉動電機，轉盤下底面嵌入安裝在轉動電機的轉動軸上；轉盤與工作臺通過轉動電機實現可轉動連接；

優選的，所述第一支臂與副工作臺之間鉸連接第一伸縮桿；第一支臂與第二支臂之間鉸連接第二伸縮桿；

優選的，所述激光雷達與第二支臂的前端通過第四伸縮桿鉸連接；

優選的，所述第四伸縮桿上連接附桿，附桿與第二支臂之間連接第三伸縮桿；且第三伸縮桿的頭端與附桿鉸連接；

優選的，所述紅外接收器與紅外信號處理模塊連接，紅外信號處理模塊與繼電器連接，繼電器有五臺，分別控制各伸縮桿；

本發明的另一目的在于提供一種多路側激光雷達點云配準裝置的點云配準方法，主要分為兩大部分，分別為點云初始配準和ICP算法的點云精確配準，所述多路側激光雷達點云配準裝置的點云配準方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將點云到其重心的距離進行升序排序，分別計算排序后最近和最遠m個點的均值，作為距離其重心最近和最遠的兩個極點；

S2：構建以重心為起點，指向其兩個極點的向量作為第一和第二特征向量，第一和第二特征向量的和向量的共線負向量作為第三特征向量；

S3：根據矩陣正交和旋轉不改變其特征值，利用步驟S2構建的特征向量集計算旋轉矩陣R⁰和平移向量t⁰；