[发明专利]三维点云数据获取方法及获取系统

说明书

本发明为三维点云数据获取方法，包括如下步骤：获取旋转云台当前位置，得出当前位置与初始位置的夹角；所述旋转云台根据设置的步进角度和上位机发送的旋转方向转动，每转动一步，二维激光雷达扫描一次，记录雷达反馈的所有点深和角度，并记录当前所述旋转云台的旋转角度；将所述二维激光雷达采集的三维点云数据信息通过坐标系转换将球坐标向笛卡尔坐标变换。本发明可实现利用二维激光雷达完成三维环境信息获取，其雷达信息转化成三维坐标信息的计算方法适用于多种类型激光和云台装置，可移植性强，可适用于普通移动机器人及其他移动设备上，获取的三维点云信息覆盖全面，存储方式合理，为后续地图重建的点云数据处理提供精确的数据。

技术领域

本发明涉及测绘系统，具体的,其展示用于逆向工程以及移动机器人三维地图重建中由激光雷达和云台搭建的三维点云数据获取的一种三维点云数据获取方法,同时,其还展示利用三维点云数据获取方法进行三维点云数据获取的获取系统。

背景技术

随着信息时代各行各业对空间数据需求的日益增长,常规的数据获取方式和数据处理模式已经不能满足信息化需要，在测绘系统，数字城市三维重建，逆向工程中，测量的数据从二维形式向三维形式转换，三维点云数据获取作为系统的基础成为必不可少的部分。高精度、便携、结构简单易搭、价格是三维点云数据获取系统的几个关键因素。

目前高精度的三维点云数据获取主要依靠市面上昂贵的三维激光扫描仪，其采用非接触式高速激光测量方式，能够直接较快捷地获取目标物体高精度三维点云数据；

三维激光扫描仪主要由测距系统和激光扫描系统构成，目前激光测距原理使用较多的主要有脉冲测距法、基于相位测距法和激光三角法三种基本类型，激光扫描系统常用的是多棱镜扫描、光机扫描、全息光栅扫描和电镜扫描技术；

三维激光扫描系统的主要技术要求包括高精度的小角度扫描间隔、大范围的扫描幅度和高帧频成像技术：扫描时一方面通过内置驱动马达系统精密控制多面反射镜的转动并进行精密光栅测角,另一方面通过扫描系统可以使脉冲激光束在预设范围内分别沿横轴方向和纵轴方向快速扫描；

然而三维激光扫描仪结构复杂，价格十分昂贵，并且体积通常比较庞大，不适合三维测量系统的推广与使用。

因此，有必要提供一种三维点云数据获取方法及获取系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目之一的是提供一种三维点云数据获取方法，其可实现利用二维激光雷达完成三维环境信息获取，其雷达信息转化成三维坐标信息的计算方法适用于多种类型激光和云台装置，可移植性强，可适用于普通移动机器人上，也可用于其他移动设备之上，获取的三维点云信息覆盖全面，存储方式合理，为后续地图重建的点云数据处理提供精确的数据，极大的方便了数据处理工作。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种三维点云数据获取方法，包括如下步骤：

1）获取旋转云台当前位置，得出当前位置与初始位置的夹角；

2）所述旋转云台根据设置的步进角度和上位机发送的旋转方向转动，每转动一步，二维激光雷达扫描一次，记录雷达反馈的所有点深和角度，并记录当前所述旋转云台的旋转角度；

3）将所述二维激光雷达采集的三维点云数据信息通过坐标系转换将球坐标向笛卡尔坐标变换，具体操作如下：

三维点云数据在球坐标系为，其中：为旋转云台当前位置与初始位置得夹角，即；即为点深；线段op为原点0与激光雷达采集单点的连线，为线段op与二维激光雷达扫描中心线的夹角，且：

当大于135°时，；

当小于135°时，；

根据球坐标系与笛卡尔坐标系得转换原理可得为：