[发明专利]一种基于旋转三维激光测量系统的平面标定方法

权利要求书

1.一种基于旋转三维激光测量系统的平面标定方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、通过激光测距仪在水平旋转云台旋转的过程中获取三维场景的测量信息，其中，所述测量信息至少包括：云台水平旋转角度、云台预设旋转角度下激光测距仪采集的二维点云图像射线簇中水平射线对应的测量值；

S2、估算待标定参数的优化初始值，所述待标定参数包括云台水平旋转中心和激光测距仪激光发射点之间的水平距离、激光测距仪水平安装偏差角，所述估算待标定参数优化初始值的步骤，包括：

取激光测距仪测量的第n帧截面数据及之后距其Δn帧截面数据中的水平测量值；

设定云台旋转到第n帧截面和第n+Δn帧截面时，对应激光发射点的位置分别为点e、点p，并在标定参考平面上对应的水平扫描点分别为点b、点a，获得点a和点p的距离d_ap、点b和点e的距离d_be；

将点p移到点e处，记为p′点，并根据旋转中心到标定板的垂直距离，利用组成的三角形，计算初始的旋转中心和测距仪激光发射点之间的水平距离r和偏差角θ；

S3、构建三维激光测量系统的水平成像模型，通过所述成像模型可以计算出在云台旋转到预设角度时，激光测距仪发射点到参考物平面的理论水平距离值；

S4、将激光测距仪发射点到参考物平面的实际水平测量值和激光测距仪发射点到参考物平面的理论水平距离值进行比较，得到误差，基于所述误差构建目标函数；

S5、利用迭代的数值计算方法对所述目标函数求解，得到标定参数的优化解。

2.根据权利要求1所述的一种基于旋转三维激光测量系统的平面标定方法，其特征在于，所述通过激光测距仪在水平旋转云台旋转的过程中获取三维场景的测量信息的步骤，包括：

初始状态为激光测距仪的竖直扫描截面平行于标定参考平面；

将云台低速旋转，带动固定于云台之上的激光测距仪水平旋转；

在云台旋转过程中采集各个水平角度下竖直扫描截面内的二维点云图像，将所述二维点云图像拼接获得三维场景的测量信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于旋转三维激光测量系统的平面标定方法，其特征在于，旋转三维激光测量系统，包括：数据采集装置、采集辅助装置和数据分析处理装置；

所述数据采集装置包括：激光测距仪和标定参考物平面，其中，所述激光测距仪可以实现三维空间中二维距离图像的采集，所述参考物平面为垂直于地面的非透明任意平面；

所述采集辅助装置包括：云台支架、设置在所述云台支架上的水平旋转云台、固定在所述水平旋转云台上的传感器支架，所述激光测距仪安装在所述传感器支架上，以使激光测距仪的扫描测量面垂直于云台表面；

所述数据分析处理装置，与所述数据采集装置和所述采集辅助装置相连，用于接收所述采集装置发送的数据并处理，以及发送数据至所述水平旋转云台，控制所述水平旋转云台的转动。