[发明专利]一种车载三维激光扫描系统安置参数的一站式标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载三维激光扫描系统安置参数的一站式标定方法。属于利用光学为特征的测量技术领域。

背景技术

随着激光扫描速度、精度以及海量数据处理能力的不断提高，激光扫描仪逐步成为车载移动测量系统的主要传感器，称为车载激光扫描系统。

目前车载三维激光扫描系统安置参数标定的方法主要是通过以二维采集方式设置不同的水平扫描角，需要让车辆在行驶中进行按照一定的扫描角度进行测量，对测量物体的平面度要求较高；而且需要测量多次，获得不同扫描角度下的测量数据，即二维扫描方式，其过程较为繁琐。然后，将扫描后的目标点和标志点地心坐标直接建立整体的安置参数转换模型，根据公共点的地心坐标和瞬时点云坐标，通过最小二乘法估计参数，涉及了多次转换，模型复杂度高，而且两套坐标尺度差距较大，直接计算容易产生舍入误差。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提出了一种对车载三维激光扫描系统进行一站式的标定方法，用于解决现有技术标定方法复杂导致的标定效率低的问题。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种车载三维激光扫描系统安置参数的一站式标定方法，包括如下步骤：

步骤(一)、在标定场中的物体上固定一定数量的具有反光特性的人工标志，获取这些人工标志点的地心坐标；

步骤(二)、选取标志点的某处位置作为站点，让载有三维激光扫描系统的车辆停止在该站点，利用激光扫描系统对物体进行三维扫描，采集得到一系列标志点云。

步骤(三)、对这些标志点云进行识别与定位，获取其在激光扫描坐标系L中的坐标。

步骤(四)、人工标志的地心坐标通过坐标转换方式从地心坐标系(WGS84)转换到惯性平台坐标系(I)，并和激光扫描坐标系(L)中的坐标通过坐标转换模型实现变换，求得安置参数。

进一步的，步骤(三)所述的对标志点云进行识别与定位方法是：1)通过对标志点云进行阈值分割，2)将落在接收阈内的标志点云聚类，3)剔除噪声目标，4)确定标志点在激光扫描坐标系的重心坐标。

进一步的，所述阈值分割过程中，对于落在接受阈内的标志点给予保留，阈值随标志点的回光反射距离和角度不同而变化。

进一步的，设置标志点初始重心，标志点云采用逐一分类的方式，计算标志点重心，对重心进行重建实现自增长聚类。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

以往利用三维激光扫描系统标定参数是通过以二维采集方式设置一定的水平扫描角度多次测量，利用载有激光扫描系统的车辆在行驶中测量的结果进行参数解算，过程较为复杂，效率低，影响测量的数据精度。该发明在保证定姿定位系统正常工作后，在标定场中采用让载有激光扫描系统的车辆短暂停止，并以三维采集方式，迅速采集标志的点云数据。因为仅在一站进行测量，大大提高了标定的效率。进而，由于获得的数据与采用二维扫描方式不同，所以在建立安置参数解算数学模型时，可以将公共点的绝对坐标先通过定姿定位结果转换到载体坐标系，再和激光扫描坐标系的数据结合求解安置参数，从而将复杂的参数估计数学模型简化成单次坐标转换的参数解算模型，解算效率高。

而且，利用激光扫描系统采集的标志点云，通过移动阈值分割、自增长聚类分析等算法实现对人工标志的自动定位和识别，也能相应提高精度。

附图说明

图1是本发明安置参数标定场；

图2是本发明标定场中人工标志的布设；

图3是本发明安置参数解算模型的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

(一)、人工标志的地心坐标获取

如图1所示为本发明安置参数标定场，在标定场选取已知点S₁，并且已知该点的高精度坐标，在检定场另选5个控制点，S₅和S₆是两个可以相互通视的控制点。