[发明专利]基于同名特征地物的移动测量系统激光扫描仪标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于同名特征地物的车载移动测量系统激光扫描仪标定方法，属于测绘信息领域。

背景技术

移动测量技术是当今测绘界最为前沿的技术之一，移动测量系统成为数字城市、传统测绘等领域获取数据的新手段，具有十分广泛的应用。

移动测量系统采集的数据主要包括POS数据，激光点云数据和影像数据。通过激光点云数据可以直接获得地物坐标及特征信息，进而进行DSM生成、三维建模等后续生产。但获得高精度的点云数据的前提是激光扫描仪已经进行了精确标定。

传统的激光扫描仪标定都需要特定的标定场地，在实际应用中有很大限制，降低了数据采集的效率，不利于移动测量系统的推广和应用。另外，从标定场到作业区域的运输过程，也有可能使激光扫描仪的实际参数与标定结果产生一定的误差，从而降低了激光点云的精度。

发明内容

本发明提供了一种基于同名特征地物的移动测量系统激光扫描仪的标定方法，解决了上述背景技术中的不足，大大提高了移动测量系统数据采集的效率，有效的推动了移动测量系统的应用，具有非常巨大的经济和社会价值。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于同名特征地物的移动测量系统激光扫描仪的标定方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)选取点云中同名点、线、面特征地物对应的激光点；

(2)获得这些激光点对应的源数据；

(3)获取激光扫描仪待标定参数的初始值；

(4)根据不同类型的特征地物，选取不同的标定方程，采用最小二乘平差算法，计算激光扫描仪的最优参数，完成标定。

步骤(1)中同名特征地物对应的激光点获取方法为人工选取；

步骤(2)中获取这些激光点对应的源数据的方法为：根据激光点的三维坐标，提取激光点对应的源数据，包括激光点发射瞬间POS的位置和姿态(posX、posY、posZ、Heading、Pitch、Roll)以及激光点在激光扫描仪坐标系下的坐标(scanX、scanY、scanZ)。

步骤(3)中的扫描仪待标定参数初始值一般为扫描仪设计和安装的理论值。

步骤(4)中，根据同名特征地物具有相同特性，列出标定方程，建立参数解算模型。

假设激光头扫描坐标系在载体坐标系中的位置为T(X₀，Y₀，Z₀)^T，姿态为(Heading，Pitch，Roll)，其旋转矩阵为R。同名点、线、面标定方程如下：

a)同名点标定方程

同名点和在大地坐标系中坐标应相同，即

R_p1(R*P_raw1+T)+T_p1＝R_p2(R*P_raw2+T)+T_p2(1.1)

其中：

R_p1、R_p2：为两次采集时，载体坐标系在大地坐标系中的姿态角所构成的

旋转矩阵；

T_p1、T_p2为两次采集时，载体坐标系在大地坐标系中的位置；

P_raw1、P_raw2：为两次采集时，同名点在激光扫描仪坐标系下的坐标；

误差方程为