空间点云测量系统及标定、重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113945204A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202111246744.8(22)申请日2021.10.26(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人郭翔袁莹涛葛振东索涛于起峰(74)专利代理机构西安正华恒远知识产权代理事务所(普通合伙)61271代理人傅晓(51)Int.Cl.G01C15/00(2006.01)G01C3/00(2006.01)G01C25/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称空间点云测量系统及标定、重建方法(57)摘要本发明公开了一种空间点云测量系统及标定、重建方法，所述空间点云测量系统包括：激光测距仪，所述激光测距仪用于获取待测目标至所述激光测距仪之间的空间距离信息；转台，所述激光测距仪固设于所述转台上，并且所述转台包括俯仰转轴和偏航转轴，所述俯仰转轴与所述偏航转轴的轴线于空间内相交，以用于提供空间点云测量过程中的角度信息；处理器，所述处理器用于获取所述空间距离信息和所述空间点云测量过程中的角度信息；控制所述激光测距仪和所述转台切换于工作状态和闲置状态；以及对所述空间点云进行标定和重建。CN113945204ACN113945204A权利要求书1/2页1.一种空间点云测量系统，其特征在于，所述空间点云测量系统包括：激光测距仪，所述激光测距仪用于获取待测目标至所述激光测距仪之间的空间距离信息；转台，所述激光测距仪固设于所述转台上，并且所述转台包括俯仰转轴和偏航转轴，所述俯仰转轴与所述偏航转轴的轴线于空间内相交，以用于提供空间点云测量过程中的角度信息；处理器，所述处理器用于获取所述空间距离信息和所述空间点云测量过程中的角度信息；控制所述激光测距仪和所述转台切换于工作状态和闲置状态；以及对所述空间点云进行标定和重建。2.根据权利要求1所述的空间点云测量系统，其特征在于，所述转台和所述激光测距仪之间通过螺栓连接方式和/或胶粘方式固定连接。3.一种空间点云的标定方法，其特征在于，所述空间点云的标定方法采用根据权利要求1或2所述的空间点云测量系统，还包括：S1：搭建空间点云测量系统；S2：设置合作标志并利用坐标生成设备生成坐标系；S3：获取所述初始转台转角下合作标志在所述坐标系中的坐标值；S4：沿所述激光测距仪的激光方向移动所述合作标志以获取多个坐标值；S5：利用多个所述坐标值拟合所述激光测距仪的激光方向；S6：根据空间距离信息，得到所述激光测距仪的激光出射点坐标；S7：分别沿所述转台的俯仰转轴和偏航转轴转动所述转台，重复步骤S2‑S6，得到不同转角下的多个所述激光出射点坐标；S8：根据多个所述激光出射点坐标，得到转台中心坐标以及所述转台中心到所述激光出射点的距离；S9：根据所述转台中心坐标以及所述转台中心到所述激光出射点的距离，得到所述转台中心到激光出射点的方向向量；S10：根据所述方向向量和所述激光方向，得到所述激光出射方向的夹角，完成标定。4.根据权利要求3所述的空间点云的标定方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述坐标生成设备构造为全站仪和合作靶标，其中，所述合作靶标构造为十字靶标和/或对角标志和/或棱镜。5.根据权利要求3所述的空间点云的标定方法，其特征在于，所述步骤S10中，所述转台中心到激光出射点向量与所述激光出射方向的夹角余弦值为：其中，α表示所述转台中心到激光出射点向量与所述激光出射方向的夹角；l0表示初始转台转角下激光出射方向；R1表示转台中心到初始转台转角下激光出射点的方向向量。6.一种空间点云重建方法，其特征在于，所述空间点云重建方法包括根据权利要求3至5中任意一项所述的空间点云的标定方法，还包括：利用修正方法对所述激光测距仪所测量的空间距离信息进行修正，得到修正后的空间2CN113945204A权利要求书2/2页距离信息；根据所述修正后的空间距离信息，以及转台提供的俯仰角和偏航角信息，利用空间点云重建模型，得到重建后的空间点云。7.根据权利要求6所述的空间点云重建方法，其特征在于，所述空间点云重建模型包括：Z＝d1sinθ其中，d1为修正后的空间距离信息，θ为俯仰角，为偏航角。8.根据权利要求6所述的空间点云重建方法，其特征在于，所述利用修正方法对所述激光测距仪所测量的空间距离信息进行修正，得到修正后的空间距离信息包括：获取所述激光测距仪所测量的空间距离信息以及所述标定过程中得到的转台中心到激光出射点向量；根据所述激光测距仪所测量的空间距离信息以及转台中心到激光出射点向量与所述激光出射方向的夹角，利用余弦定理，得到修正后的空间距离信息。9.根据权利要求8所述的空间点云重建方法，其特征在于，所述利用余弦定理，得