[發明專利]一種空間多靶標布設的激光掃描儀指標評估方法

有效

• 申請號: 202210822904.7
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN114894094B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 邵春麗;黃承義;周劍波;褚加志;布如源
• 申請（專利權）人: 青島環海海洋工程勘察研究院有限責任公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/03
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 王鳴鶴

本發明公開了一種空間多靶標布設的激光掃描儀指標評估方法，屬于大地測量技術領域，用于激光掃描儀的指標評估，包括：利用激光掃描儀對空間布設的多個靶標球進行重復測量獲取靶標球中心坐標的測量值，利用高精度設備獲取靶標球中心坐標的參考值，從而對激光掃描儀的多項指標進行評估。指標具體包括徑向重復性、標靶重復性、徑向距離示值誤差和空間距離示值誤差。激光掃描儀中心與基準靶標球中心的連線方向為激光掃描儀的徑向，激光掃描儀固連的坐標系為掃描坐標系，高精度設備固連的坐標系為參考坐標系。主要利用基于半徑約束的球型擬合算法計算靶標球中心坐標和基于三維坐標變換模型計算參考坐標系到掃描儀坐標系的轉換參數。

技術領域

本發明公開了一種空間多靶標布設的激光掃描儀指標評估方法，屬于大地測量技術領域。

背景技術

現有技術中，利用基線的方法做儀器指標評估時，為保證測得的距離是基線的實際距離，需要嚴格要求儀器對中整平、儀器和目標之間的高度保持一致以及要求地面平整等條件，使得操作的復雜化；利用激光干涉儀測量到球形靶標的距離，需要有高精度的直線導軌和特定的場地，花費的成本較高；利用全站儀等傳統單點測量儀器觀測球形靶標的方法，如果只是測量球形靶標表面少量點，則擬合球面得到的球心坐標不精確，如果測量的點較多，則時間成本較大；利用不同位置、不同高度掃描儀掃描不同高度的目標物，不僅靶標的布設比較復雜，還需要改變掃描儀的高度，實驗中誤差出現的概率增加；另外，現有技術中對于靶標中心坐標的擬合，僅僅是基于部分球面而沒有其它約束條件，擬合的中心坐標不精確。此外，利用經緯儀等類似儀器獲取參考數據的操作流程也較為復雜，數據的精度不夠高；或者是利用其它固定結構式靶標的方法來進行指標評估，均對實驗環境和靶標結構構造等方面均有要求，實際操作效率低，難度大。整體上來說，現有技術需要諸多外部約束滿足的情況下才能完成指標評估。

發明內容

本發明提出了一種空間多靶標布設的激光掃描儀指標評估方法，解決現有技術中靶標中心坐標的擬合約束條件較少，導致精度偏低的問題。

一種空間多靶標布設的激光掃描儀指標評估方法，包括：

S1.采集靶標球點云數據；

S2.基于半徑約束的球型擬合算法獲取靶標球中心坐標；

S3.使用測量設備獲取靶標球中心坐標；

S4.基于三維坐標變換模型計算參考坐標系到掃描儀坐標系的轉換參數；

S5.評估激光掃描儀的多項指標；

S5.1.評估激光掃描儀的徑向重復性和標靶重復性；

S5.2.評估激光掃描儀的徑向距離示值誤差；

S5.3.評估激光掃描儀的空間距離示值誤差。

優選地，步驟S1包括：

在試驗場內布設多個靶標球，每個靶標球到激光掃描儀的距離不相同，且每個靶標球架設高度不相同，保證靶標球在試驗場呈空間分布，同時架設激光掃描儀，利用激光掃描儀對試驗場中的靶標球進行重復測量，獲取多組點云數據。

優選地，步驟S2包括：

設與激光掃描儀固連的坐標系為掃描儀坐標系，利用手工或軟件提取步驟S1獲取的點云數據中的靶標球，靶標球的半徑已知為，設單個靶標球的點云數據中有個點，每個點的坐標為，，在此基礎上建立空間球面方程：

其中，,分別為球心坐標和半徑；

對式展開并移項可得：

記：

按下式求解超定方程：