[發明專利]一種慣性激光掃描儀系統誤差辨識及標定方法

在審

• 申請號: 202211712014.7
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN116576882A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 莊廣琛;郭玉勝;王海軍;裴新凱;王大元
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S7/497
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種慣性激光掃描儀系統誤差辨識及標定方法，該標定方法具體步驟如下：第一步、確定系統坐標系：第二步、標定工裝頭部：獲得各自的點云數據集{C}；a、根據{C}確定出激光掃描儀坐標系中的直線模型；b、重復步驟a，形成新的內點子集{Csubgt;1/subgt;}，獲得直線擬合參數{ksubgt;m1/subgt;,bsubgt;m1/subgt;}；c、在{C}中，去除{Csubgt;1/subgt;}，重復步驟a和b，獲得直線擬合參數{ksubgt;m2/subgt;,bsubgt;m2/subgt;}和點云子集{Csubgt;2/subgt;}；d、在{C}中，去除{Csubgt;1/subgt;}和{Csubgt;2/subgt;}，重復步驟a和b，獲得直線擬合參數{ksubgt;m3/subgt;,bsubgt;m3/subgt;}和點云子集{Csubgt;3/subgt;}；第三步、從{Csubgt;f/subgt;}＝{Csubgt;1/subgt;,Csubgt;2/subgt;,Csubgt;3/subgt;}中選取屬于標定工裝頭部的部分；第四步、計算激光掃描儀測量結果轉換矩陣的初值；第五步、以Rsubgt;0/subgt;、tsubgt;0/subgt;為匹配初值，獲得最終精確的第六步、計算慣導系統與激光掃描儀之間的轉換矩陣本發明實現了系統誤差小量的自動辨識。

技術領域

本發明屬于激光圖像處理技術領域，具體涉及一種慣性激光掃描儀系統誤差辨識及標定方法。

背景技術

慣性/激光掃描儀是一種常用的測量設備組合，通過慣性導航系統獲取載體在慣性空間中的位姿，通過激光掃描測量被測目標的結構外型，從掃描結果中識別被測目標的結構特征，計算被測目標與慣性導航系統之間的相對位姿，從而獲取結構病害問題類型，并計算病害所在位置。

高精度激光掃描儀一般掃描范圍較小，因此在系統集成時，經常采用一臺慣性導航系統搭配多臺激光掃描儀的配置，掃描儀靠近被測目標安裝，與慣導系統相距較遠，因此慣導和多個激光器之間的測量坐標系存在幾何轉換關系，為了正確計算被測目標之間的空間位置關系，需要對慣導和多個激光器之間的幾何轉換關系進行標定。

幾何轉換關系的近似值可以通過機械測量獲得，但殘余的小量誤差仍會對系統整體測量精度產生較大影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種慣性激光掃描儀系統誤差辨識及標定方法，實現了系統誤差小量的自動辨識。

本發明的技術方案是，一種慣性激光掃描儀系統誤差辨識及標定方法的具體步驟如下：

第一步、確定系統坐標系：系統坐標系位于標定工裝3的橫截面內，

o_r——標定工裝左側坐標系原點，o_rr——標定工裝右側坐標系原點，o_b——慣導體坐標系原點，o_n——激光掃描儀測量坐標系原點，n＝1，3；分別表示右左兩個激光掃描儀，——激光掃描儀基準面坐標系原點，——激光掃描儀n的基準面原點在慣導體坐標系下的位置；

第二步、查找激光測量點云中標定工裝頭部：在標定工裝3的橫截面內，2個激光掃描儀分別從左側和右側掃描標定工裝，分別獲得各自的點云數據集{C}；分別對2個點云數據集{C}進行步驟a至步驟d；

a、從激光掃描儀采集到的點云數據集{C}中隨機選取兩點；使用這兩個點確定出激光掃描儀坐標系中的直線模型；設定內點驗證誤差ε_r，ε_r＝1～2mm，內點即距離直線距離小于ε_r的點；將{C}中所有點云數據帶入直線模型，計算內點數目；使用內點重新擬合直線，記錄擬合參數{k_i,b_i}；k_i,b_i分別表示直線模型斜率和截距；i為擬合次數，i＝1，2，……，