[发明专利]一种三维激光扫描仪数据滤波方法

权利要求书

1.一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于步骤如下：

(1)利用三维激光扫描仪的信号源产生一个恒定的激光信号，该激光信号通过光电探测器转化为电信号，并经过放大和整形后，采用高频设备转换为数字信号，计算出距离信息进行保存；

(2)模拟出一个理想数字信号作为预设信号，利用该预设信号计算预设距离信息，并将预设距离信息与步骤(1)保存的距离信息进行作差运算，获得距离信息差值；

(3)利用步骤(2)中的距离信息差值和数据频率采用均值聚类计算出电路噪声的特征信息，所述电路噪声的特征信息包括噪声频率和噪声强度；

(4)根据步骤(3)中的电路噪声特征信息，设计一个噪声滤波器；

(5)利用步骤(4)设计的噪声滤波器对步骤(1)中的数字信号进行滤波后计算距离信息，并与步骤(2)中的预设距离信息作差；若差值大于预设的阈值，则返回步骤(3)，重新计算特征信息；否则，进入步骤(6)；

(6)保持步骤(1)中信号源频率不变，改变激光信号的强度，重复步骤(1)～步骤(5)；

(7)重复步骤(1)～步骤(6)N次，选择滤波后数学信号计算得到的距离信息与预设距离信息之间差值最小时对应的噪声滤波器为最终的噪声滤波器，利用该噪声滤波器对三维激光扫描仪数据进行滤波。

2.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述激光扫描仪为脉冲式激光扫描仪。

3.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述均值聚类为K均值聚类。

4.根据权利要求2所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述的脉冲式激光测距仪的激光重复频率大于等于5KHz。

5.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述计算距离信息和预设距离信息的方法具体为：首先通过高频时钟芯片测量出信号的飞行时间，然后利用飞行时间计算出距离信息和预设距离信息。

6.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述噪声滤波器为巴特沃斯低通噪声滤波器。

7.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述步骤(5)中的阈值为距离精度均方差的3倍。

8.根据权利要求6所述的一种三维激光扫描仪数据滤波方法，其特征在于：所述步骤(4)中根据步骤(3)中的电路噪声特征信息，设计一个噪声滤波器；具体为：

(4-1)给出巴特沃斯低通噪声滤波器的表达式，具体由公式：

|Ha(jλ)|2=11+C2(λ)2N,]]>

给出，其中，H_a(jλ)为信号幅度，N为滤波器的阶数，且为整数；C为一个常数参数；λ为频率；

(4-2)根据步骤(3)中的电路噪声特征信息，确定通带截止频率和阻带起始频率，并对通带截止频率和阻带起始频率进行归一化；

(4-3)利用归一化后的通带截止频率和阻带起始频率，以及预先给定的通带衰减和阻带衰减，计算巴特沃斯低通噪声滤波器表达式中的C和N，从而确定巴特沃斯低通噪声滤波器。