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专利号: 2023117161298
申请人: 安徽建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-02-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机载测深激光雷达静态扫描角修正方法,其特征在于,具体包含以下步骤:a)布设场地,依据设计方案,架设经过标定后的两台相机组建的立体量测系统和测深激光雷达;

b)设置机载测深激光雷达电机转速D进行开光扫描,D≤50r/min,同时利用立体量测系统完整拍摄下对应转速激光点的扫描轨迹,并利用Hough方法检测出两张照片上对应激光点的扫描轨迹并进行拟合,获得扫描轨迹拟合方程F1,F2;

c)利用扫描点定位公式,求得每个扫描点对应的方向向量Vs,该方向向量依据转换参数 ω、κ、Dx、Dy、Dz通过坐标转换转至立体相机坐标系获得对应方向向量Vc;

d)将向量Vc根据两个相机在立体相机坐标系下的外方位元素转至各相机独立坐标系下获得向量Pa和Pb,然后将光线向量Pa和Pb与各自所在相机的像平面相交求解出对应像点Ca与Cb;

e)将两交点Ca与Cb分别代入各相片上对应的蛋形曲线方程中,构建出包含扫描角参数与坐标转换参数 ω、κ、Dx、Dy、Dz的约束方程,采用附有参数的条件平差作为平差模型,依据最小二乘准则迭代求解静态扫描角参数α、β、θ;扫描角参数包括转轴与发射激光光轴夹角α、转轴与转镜法线夹角β、转镜零位角θ。

2.根据权利要求1所述的一种机载测深激光雷达静态扫描角修正方法,其特征在于,步骤a包括如下子步骤:a1.选择平整墙面作为扫描轨迹呈像参考平面,扫描范围内平整度变化小于1mm;

a2.在离平整墙面一定垂直距离且离地一定高度地方放置机载测深雷达,确保设备放置后扫描轨迹能够完整显现在墙面上;

a3.布设立体相机,立体量测相机布设位置应保证立体量测相机坐标系与测深激光雷达自身轴系近似平行,这样能够保证两坐标系转换角参数较小,一定程度上能够降低对初始值精度的要求;

a4.架设全站仪,建立独立局部坐标系,坐标系轴向与测深激光雷达系统坐标系一致,利用全站仪测量出立体量测相机坐标系与测深激光雷达坐标系初始转换参数。

3.根据权利要求1所述的一种机载测深激光雷达静态扫描角修正方法,其特征在于,步骤b包括如下子步骤:b1.开启机载测深激光雷达并开始数据记录工作,设置转速D(D≤50r/min),使墙面呈现出扫描轨迹;

b2.调整立体量测相机曝光参数和快门,在机载测深激光雷达转速D模式下利用相机分别捕获完整扫描轨迹并进行相应的激光雷达数据记录;

b3.通过基于Hough变换的椭圆检测方法从影像中提取出扫描点轨迹;

b4.依据Hough变换方法检测出相片上拍摄的扫描点形成的轨迹,利用最小二乘方法和蛋形曲线公式,拟合两张照片拍摄的扫描轨迹点形成的拟合方程F1,F2。

4.根据权利要求1所述的一种机载测深激光雷达静态扫描角修正方法,其特征在于,步骤c包括如下子步骤:c1.利用扫描点定位公式,求得每个扫描点对应的方向向量Vs;

c2.再将方向向量Vs依据激光雷达与立体量测系统坐标系间的转换参数 ω、κ、Dx、Dy、Dz通过坐标转换转方式将Vs转至立体相机坐标系获得对应方向向量Vc。

5.根据权利要求1所述的一种机载测深激光雷达静态扫描角修正方法,其特征在于,所述步骤d包括如下子步骤:d1.将向量Vc分别根据两个相机在立体相机坐标系下的外方位元素转至各相机独立坐标系下获得向量Pa和Pb;

d2.然后将光线向量Pa和Pb与各自所在相机的像平面相交求解出对应像点Ca与Cb。

6.根据权利要求1所述的一种机载测深激光雷达静态扫描角修正方法,其特征在于,步骤e包括如下子步骤:e1.将两交点Ca与Cb分别代入各相片上对应的蛋形曲线方程F1,F2中,构建出包含扫描角参数与坐标转换参数 ω、κ、Dx、Dy、Dz的约束方程,扫描角参数包括转轴与发射激光光轴夹角α、转轴与转镜法线夹角β、转镜零位角θ;

e2.采用附有参数的条件平差作为平差模型,依据最小二乘准则迭代求解静态扫描角参数α、β、θ。